Практически вся его филологическая деятельность была связана с Киевским университетом. После защиты кандидатской диссертации «Стиль художньо-філософського мислення і позиція Олександра Блока» («Стиль художественно-философского мышления и позиция Александра Блока») (в 1981 г. вышло её дополненное монографическое издание) Сергей Бураго возглавил кафедру русского языка для иностранцев на подготовительном факультете Киевского госуниверситета. В 1990 г. перешел в Институт международных отношений, где работал заведующим кафедры украинского и русского языков до конца жизни. Его докторская диссертация на тему «Діалектика мови і літературознавчий аналіз мелодії поетичної мови» («Диалектика языка и литературоведческий анализ мелодии поэтической речи») стала существенным вкладом в развитие отечественной научной поэтики и стиховедения. Он был одним из активных членов специализированных советов по зарубежной литературе и компаративистике Института литературы им. Т. Г. Шевченко НАН Украины.

В 1990-е годы началась активная творческая культурная деятельность Сергея Бураго. С целью сохранения и пропаганды лучших достижений мировой культуры, прежде всего украинской и русской, он организовал фонд гуманитарного развития «Collegium» и был его президентом до последнего дня. На базе ИМО КНУ им. Тараса Шевченко и фонда гуманитарного развития основал и возглавил как главный редактор Международный научно-художественный журнал «Collegium», на страницах которого освещались вопросы философии, языка и культуры, искусства, критики, переводоведения.

Сергей Бураго – автор свыше 100 научных трудов по вопросам теории литературы, языковедения и культурологии, в частности известного исследования «Музыка поэтической речи» (К., 1986). Результатом наблюдений и исследований стала его последняя монография «Мелодия стиха (Мир. Человек. Язык. Поэзия)», которая вышла в июне 1999 г., за несколько месяцев до его преждевременной кончины.

Именем Сергея Бураго названо ежегодную Международную научную конференцию «Язык и культура», основанную им в 1990 г. и продолженную его сыном, известным поэтом и научным деятелем, кандидатом филологических наук Дмитрием Бураго.