Ранее Плотников уже выступал за СКА - с 2016 по 2020 годы - и завоевал за это время Кубок Гагарина. Дальше в его карьере был магнитогорский "Металлург" и столичный ЦСКА, с которым он взял еще два Кубка Гагарина.
В регулярном сезоне 2023/24 КХЛ Плотников провел за ЦСКА 66 матчей и набрал 26 (13+13) очков при показателе полезности "-1". В розыгрыше Кубка Гагарина Сергей сыграл в пяти встречах, в которых результативными действиями не отметился.