Горбунов Сергей Георгиевич после окончания в 1993 году педиатрического факультета Волгоградского медицинского института работал ассистентом кафедры детских инфекционных болезней Волгоградской медицинской академии. В 1996 году защитил кандидатскую диссертацию.

В 1999-2002 годах обучался в докторантуре по специальности «инфекционные болезни» на базе ЦНИИ эпидемиологии МЗ РФ, итогом чего явилась успешная защита в 2006 году докторской диссертации на тему «Респираторные формы инфекции, вызванной Haemophilus influenzae типа b, у детей».

Затем работал врачом-педиатром, инфекционистом в ряде как государственных, так и частных ЛПУ, в том числе Детском медицинском центре Управления делами Президента РФ. С 2011 года — доцент, а с 2015 года — профессор кафедры детских инфекционных болезней ФГБОУ ДПО РМАНПО Минздрава России. Имеет высшую врачебную категорию и сертификаты по специальностям «инфекционные болезни» и «педиатрия».

Автор 157 научных работ, в том числе патента РФ на изобретение «Композиция для лечения острых респираторных заболеваний Hib-этиологии у детей и способ лечения». Являлся соисследователем «Рандомизированного двойного слепого многоцентрового плацебо-контролируемого клинического исследования эффективности и безопасности препарата ВИФЕРОН^® суппозитории ректальные (интерферон альфа-2b) в терапии гриппа и других острых респираторных вирусных инфекций верхних и нижних дыхательных путей у детей» (рег. № 03-2011). С 2013 года — главный внештатный специалист Департамента здравоохранения города Москвы по инфекционным болезням у детей в Восточном и Юго-Восточном административных округах.

С 2015 года — член Учебно-методического совета, с 2020 года — член Учёного совета педиатрического факультета ФГБОУ ДПО РМАНПО Минздрава России.

В 2019 году избран членом редакционного совета журнала «Российский вестник перинатологии и педиатрии» (с 2021 года — член редколлегии), с 2020 года — член редколлегии журнала «Медработник дошкольного образовательного учреждения», с 2023 года — член редколлегии журнала «Детские инфекции».

Приказом Министра здравоохранения РФ № 503-п от 04.09.2020 г. за самоотверженный труд, верность врачебному долгу и высокий профессионализм, проявленные при оказании помощи пациентам с COVID-19, Горбунову С.Г. объявлена благодарность. С 2022 года — руководитель отдела детских инфекционных заболеваний ГБУЗ МО «НИКИ детства Минздрава Московской области».