Трудовую деятельность начал в 1984 году в прокуратуре Новосибирска.
С 1987 года живет в Крыму. Был следователем прокуратуры Крымской области, старшим следователем прокуратуры Ялты.
В 1990-1993 годах заведовал юридическим отделом исполкома Ялтинского городского совета. После – был два года управделами исполкома Ялтинского горсовета.
Был членом КПСС.
В 1995 – 1996 годах – первый заместитель председателя исполнительного комитета Ялтинского городского совета.
В 1996 году назначен генеральным директором гостиницы «Ореанда-Таврида», председателем правления ЗАО «Гостиница Ореанда». В 1999 – 2002 годах был председателем наблюдательного совета ЗАО «Гостиница Ореанда».
В марте 2002 года впервые был избран городским головой Ялты. В то время был членом СДПУ(о). Как вспоминает Брайко, с лидером объединенных социал-демократов Виктором Медведчуком его познакомил Максим Курочкин.
После «Оранжевой революции» Сергею Брайко предложили добровольно подать в отставку. В противном случае – обещали уголовное преследование.
В 2006 году вступил в Партию регионов и во второй раз выиграл выборы городского головы.
С ноября 2010 по 2012 год - заместитель министра регионального развития и ЖКХ АРК, министр регионального развития и ЖКХ АРК.
На парламентских выборах 2012 года избран народным депутатом Украины в избирательном округе № 7 (Крым).
Сам Брайко не скрывает того, что имеет свою долю в виде нескольких номеров в ялтинском санатории «Прибрежный» (Ripario Hotel Group), который был отстроен в начале 90-х годов.
При этом он как-то заявил в прессе, что не считает себя ни богатым человеком, ни бедным. У его семьи есть дача на Ай-Петри, две квартиры, дом в селе Орлином.
В частности, первое дело было возбуждено по факту ущемления интересов городской общины и передачи Юсуповского дворца Администрации Президента. Брайко это дело прокомментировал следующим образом: «Был указ главы государства, было постановление Кабинета министров Украины, по которому город вынужден был отдать в АП Юсуповский дворец. Согласно этому решению, Ялте должны были построить украинскую школу. Школу нам не построили. По этому факту возбудили уголовное дело».
Второе уголовное дело возбуждено из-за письма, которое Брайко написал в горно-лесной заповедник с просьбой рассмотреть вопрос об устройстве дороги в ресторан «Звездное небо», который в прокуратуре связывали с Максом Курочкиным. Следователь, возбуждая это дело, сказал, что Брайко своим письмом, используя власть, повлиял на директора заповедника. «Но здесь нет состава преступления, я это говорю как бывший следователь», - сказал тогда Сергей Борисович.
Третье уголовное дело возбуждено по факту покупки машин «Жигулей» для ялтинской милиции. «Мы купили машины по заводской цене, а не по рыночной цене, и нас сразу же обвинили в нарушении закона», - оправдывался Брайко.
Четыре других уголовных дел, которые Брайко оспорил в суде, он также назвал абсурдными.
В конце июля 2012 года в прессе появилась информация, что округ №7, по которому в нардепы баллотируется Брайко, присматривает для себя известный украинский политик первого дивизиона Евгений Червоненко — миллионер, друг президентов Кучмы и Ющенко. Вместе с тем, позже Червоненко заявил, что не будет баллотироваться в нардепы по этому округу. «С Сергеем Брайко мы были и политическими соперниками, и товарищами. У меня нет такого рейтинга, как у Сергея Борисовича, ведь он дважды избирался на пост мэра Ялты и много сделал для этого города. Я принял решение, что не пойду против того, кому пожимал руку и с кем общаюсь. Сегодня настало время не болтунов с продажной совестью, а прагматиков. Я поддержу Брайко. Это мое официальное слово», - сказал Червоненко.
02.07.2014