Родился в семье сотрудников торгового представительства 24 июля 1972 года. Детство журналиста прошло в странах Латинской Америки, где в то время работали родители. Испанский и английский языки стали почти родными для юноши. Аттестат об окончании школы Сергей уже получал в Москве. После школы Брилев решил поступать на факультет международной журналистики МГИМО, который успешно окончил 1995 году. В 1990–1993 годах работал корреспондентом-стажером в отделе науки и образования в газете «Комсомольская правда». В 1993–1995 годах — специальный корреспондент газеты «Московские новости» (международный отдел). Писал, в основном, о Латинской Америке. Стал первым корреспондентом, который смог прибыть на Кубу после запрета распространения издания на территории страны.
С 1995 года работает на телеканале «Россия». В 1995–1996 годах — специальный корреспондент «Вестей». В 1996–2001 годах — заведующий бюро в Лондоне. Занимая данную должность, до 2000 года периодически публиковался в «Независимой газете». В 2001 году согласился на предложение председателя ВГТРК Олега Добродеева стать ведущим программы «Вести», через месяц после этого вернулся в Москву. С 7 декабря 2012 по 6 декабря 2018 года принимал участие в ежегодных «Разговорах с Дмитрием Медведевым». С 28 февраля 2015 по 11 сентября 2016 года — автор и ведущий обновленного цикла фильмов «Вести. Федерация» на телеканале «Россия-24», рассказывающего об экономической ситуации в субъектах Российской Федерации. Сейчас программа «Вести в субботу» является основной работой Сергея. Он ведет передачу с 2008 года.
