Sergiy Frolov est spécialiste des épreuves de fond tels que le 800 et 1 500 mètres libre.
Serhiy Frolov commence la compétition lors des Championnats d'Europe 2010 à Budapest, il participe à trois compétitions individuelles (400 m, 800 m et 1 500 m), il ne passe pas le stade des séries [2]. La même année en 2010, il participe aux Championnats d'Europe en petit bassin à Eindhoven il remporte sa première médaille de sa jeune carrière avec l'argent aux 1 500 mètres derrière l'intouchable italien Federico Colbertaldo, plus de 7 secondes d'écart entre les deux hommes. Le 1 500 m devient sa distance de prédilection. Il participe également aux mondiaux de Dubai, mais c'est échec avec une élimination en série dans ses distances (200 m, 400 m et 1 500 m).
En 2011, il participe aux Championnats du monde grand bassin à Shanghai, même constat pour Serhiy Frolov que lors des mondiaux petit bassin à Dubaï, il est éliminé en série (400 m, 800 m et 1 500 m). Au mois de , il gagne sa deuxième médaille européenne Championnats d'Europe en petit bassin à Szczecin, avec le bronze aux 1 500 mètres. Il participe à une seule distance.
L'année 2012 est plus prolifique pour Serhiy Frolov avec sa première médaille en grand bassin lors des Championnats d'Europe à Debrecen, il décroche le bronze sur le 800 mètres et une place de finaliste sur le 1 500 m (7e). Il participe aux Natation aux Jeux olympiques à Londres sur le 400 m et le 1 500 m, il est éliminé dans les séries pour ces deux distances.
En , lors des Championnats d'Europe en petit bassin à Chartres, il termine deuxième du 1 500 mètres nage libre derrière l'italien Gregorio Paltrinieri en améliorant son meilleur temps personnel et celui de l'Ukraine avec un chrono de 14 min 30 s 87. Il termine malheureusement au pied du podium sur le 400 m avec une quatrième place.
