Родился 25 апреля 1967 года в городе Ишиме Тюменской области. Впоследствии семья переехала в Тюмень. Здесь Сергей окончил школу №40 и поступил в Тюменский медицинский институт.
После первого курса ВУЗа 2 июля 1985 года призван на военную службу. Сначала — учебное подразделение трубопроводных войск Тыла Вооруженных сил СССР (поселок Центральный Нижегородской области). Освоил воинскую специальность — моторист передвижной насосной установки.
В Республику Афганистан прибыл 1 ноября 1985 года в 3 эксплуатационную роту 2 трубопроводного батальона 276 трубопроводной бригады (в/ч пп 38021) на 26 гарнизон насосных станций южнее населенного пункта Доши провинции Баглан. Так как учился в меде, назначили на должность санитарного инструктора роты. Задача подразделения — обеспечить бесперебойную перекачку топлива по двум линиям полевого магистрального трубопровода для нужд 40 армии на участке от Доши до местечка «Терешковский поворот» на северном склоне перевала Саланг. Задача санинструктора — не допустить инфекционных эпидемий, вовремя предоставить первую помощь раненым и заболевшим. Гарнизон располагался возле дороги — пациентов могли привезти из мотострелкового батальона, из дорожно-комендантской бригады, из проходящей автомобильной колонны.
Особенно трудным выдались конец октября — начало ноября 1986 года. «Трубачи» (так в Афгане называли воинов-трубопроводчиков) совместно с мотострелками ежедневно отражали нападения моджахедов, устраняли последствия их диверсий на трубопроводе от Хинджана до Мальхана. Неважно, кто ты — водитель, повар, связист или санинструктор. Если ты — «трубач», обязан владеть монтажным инструментом. Санитарный инструктор Дунаев под огнём помогал раненым и, в то же время, приходил на подмогу монтажникам-трубопроводчикам при сложном ремонте трубопровода.
За проявленное мужество награждён медалями «За отвагу», «От благодарного афганского народа».
Вернулся домой 7 мая 1987 года в звании старшего сержанта. Продолжил учебу и окончил Тюменский медицинский институт (ныне — университет). Живёт в Тюмени. Врач-рентгенолог. Активный участник ветеранского движения.