Причиной смерти Сергея Доренко стал разрыв аорты. Журналисту стало плохо накануне вечером, когда он ехал на мотоцикле по центру Москвы.
О причинах его смерти сообщила радиостанция «Говорит Москва», которую возглавлял Доренко, со ссылкой на заключение судебно-медицинской экспертизы. Вечером 9 мая журналист ехал по Садовому кольцу на своем мотоцикле. Он потерял управление, выехал на встречную полосу и врезался в ограждение. Врачи не смогли спасти Сергея. Его похоронят на Троекуровском кладбище в Москве.
Сергею Доренко было 59 лет. В 1990-х годах он был ведущим канала ОРТ, журналиста отстранили от эфира в 2000 году после выхода сюжета о гибели подводной лодки «Курск». Позднее он работал на радиостанциях «Эхо Москвы», «Русская служба новостей» и «Говорит Москва».