После окончания академии Сергей Константинович Туманский работал в ЦИАМ им. П. И. Баранова. В 1938—1941 гг. — главный конструктор авиамоторного завода в Запорожье, под его руководством были созданы авиационные поршневые двигатели М-85, М-86, М-88. В 1943—1945 гг. по совместительству вел преподавательскую работу на кафедре конструкции авиационных двигателей ВВИА им. проф. Н. Е. Жуковского.

После Великой Отечественной войны С. К. Туманский одним из первых в стране приступает к разработке реактивных двигателей, при его участии и руководстве созданы такие двигатели, как РД-3М для первого в мире пассажирского самолета с реактивными двигателями, Р-11-300 — которых было произведено более 20000 различных модификаций и благодаря которым оказалось возможным создание уникального самолета — МиГ-21.

Сергей Константинович первым в мире применил на двигателе Р15Б-300 в качестве основного регулятора — электронный, а гидромеханический оставил как резервный.

Созданием авиационных двигателей не ограничивается его деятельность. В руководимом С. К. Туманским КБ создавались ЖРД для авиационных ракет и ракетные микродвигатели, предназначенные для ориентации и стабилизации космических аппаратов.

Награжден орденом Ленина, 2 орденами Красной Звезды и медалями.