1992—1993 — инженер лаборатории микропроцессорных автоматизированных систем «Газприборавтоматики».
1993 — брокер в компаниях «Ваши ценные бумаги», «Инвестиционная — промышленная компания „СИНТ“».
1995—1996 — начальник отдела инструментов денежного рынка инвестиционной фирмы «СИНТ».
1996—1998 — аналитик в департаменте анализа и маркетинга ЗАО «Према-Инвест».
1999—2000 — в Министерстве топлива и энергетики Российской Федерации: советник, заместитель начальника отдела, глава отдела Департамента по подготовке и реализации соглашений о разделе продукции.
2005—2008 — директор Департамента экономики и финансов Министерства природы Российской Федерации.
2 июля 2008 года назначен заместителем Министра природных ресурсов Российской Федерации.
27 июля 2011 года распоряжением Председателя Правительства Российской Федерации назначен генеральным директором государственного холдинга ОАО «
Росгеология
».
21 мая 2012 года — 12 мая 2018 года — Министр природных ресурсов и экологии Российской Федерации.
Критика
Летом 2017 года
Transparency International
обвинила министра в
конфликте интересов
: жена и тёща Сергея Донского входят в число учредителей центра «Твоя природа», который является партнёром министерства и пользуется поддержкой госорганов и компании
Новатэк
(получающей от министерства лицензии и льготы как добытчик полезных ископаемых)
.