Доктор технических наук. Защитил диссертацию на тему "Методологические основы эффективного управления металлургическим комплексом в современных экономических условиях" (Московский государственный институт стали и сплавов; 2003).

В 1983-1998 годах работал на Магнитогорском металлургическом комбинате подручным сталевара, производственным мастером, заместителем начальника цеха, начальником кислородно-конвертерного цеха, заместителем генерального директора комбината по производству и инвестициям. Член совета директоров ММК.

В декабре 1998 года переехал в город Нижний Тагил (Свердловская область). С 1998 по 2002 год - заместитель генерального директора, генеральный директор ОАО "Нижнетагильский металлургический комбинат" (НТМК; с 2001 года - в составе группы "Евраз").

В 2002-2005 годах Носов занимал пост управляющего директора ОАО "Нижнетагильский металлургический комбинат" и Западно-Сибирского металлургического комбината (город Новокузнецк; входит в состав группы "Евраз"). Руководил дирекцией промышленной площадки НТМК. Был вице-президентом по технической политике ООО "Евразхолдинг".

Работу в металлургической отрасли совмещал с политической деятельностью. В 2000 и 2004 годах избирался в Палату представителей Законодательного собрания Свердловской области (верхняя палата двухпалатного парламента). Баллотировался по Ленинскому избирательному округу №17 города Нижний Тагил (2000 год - 73,02% голосов; 2004 год - 88,72%). Депутатские полномочия исполнял на непостоянной основе.

В 2002 году Носов принимал участие в выборах в Областную думу Заксобрания Свердловской области (нижняя палата), возглавлял список движения "Единство и Отечество". Движение заняло второе место (18,35%) после прогубернаторского избирательного блока "За родной Урал" (29,43%). Носов отказался от мандата, оставшись депутатом Палаты представителей. Региональные СМИ называли его одним из возможных конкурентов главы региона Эдуарда Росселя на предстоящих в 2003 году губернаторских выборах, однако Носов в них не участвовал.

В марте 2004 года вновь баллотировался в Областную думу Заксобрания по списку "Единой России" (второй номер после губернатора Эдуарда Росселя), но впоследствии от мандата отказался.

Одновременно возглавлял региональное отделение партии "Единая Россия". В апреле 2004 года на посту секретаря политсовета его сменил Алексей Воробьев, глава областного правительства.

Входил в состав советов директоров ОАО "Тагилбанк", ОАО "Северский трубный завод". Был председателем совета директоров ОАО "Высокогорский ГОК".

С 2006 по 2007 год - советник заместителя генерального директора ФГУП "Рособоронэкспорт". В 2007 году компания вошла в состав образованной госкорпорации "Ростехнологии" (с 2014 года - "Ростех").

С 2007 по 2009 год - генеральный директор московского ЗАО "Русспецсталь" (дочернее предприятие ГК "Ростехнологии"; в 2012 году признано банкротом).

В 2009-2010 годах - генеральный директор ОАО "РТ- металлургия", в 2011-2012 годах - советник генерального директора, председатель совета директоров ООО "Лекс электа" (Москва).

С июля по октябрь 2012 года - вице-губернатор Свердловской области (глава региона - Евгений Куйвашев).

26 июля 2012 года стал победителем предварительного голосования по отбору кандидатов (праймериз) от партии "Единая Россия" на пост мэра Нижнего Тагила. Сергей Носов получил 817 голосов из 946, второе место заняла руководитель городского отделения "Молодой гвардии "Единой России" Мария Лисина (194).

С 2012 по 2018 год был мэром Нижнего Тагила, второго по величине города Свердловской области.

Был избран 14 октября 2012 года, получив 92,35% голосов. Баллотировался от партии "Единая Россия". Его ближайший соперник от КПРФ, депутат гордумы Алексей Кубасов, набрал 2,35%. Инаугурация Сергея Носова состоялась 17 октября 2012 года.

В июне 2017 года был выдвинут кандидатом от "Единой России" на очередные выборы главы Нижнего Тагила. По итогам праймериз занял первое место (198 голосов), на втором месте оказался первый вице-мэр города Владислав Пинаев (181).

10 сентября 2017 года вновь избран мэром Нижнего Тагила, набрав 90,72% голосов. Второе место занял директор Нижнетагильского технологического института, кандидат от КПРФ Владислав Потанин (3,99%). Сергей Носов вступил в должность 15 сентября того же года. Ист: ИтарТАСС