После окончания училища Сергей Федорович Левин прошел в Заполярье серьезную практическую школу технического и метрологического обеспечения эксплуатации зенитных ракетных и радиолокационных систем. После защиты кандидатской диссертации в 1975 г. до 1980 г. вел курс лекций по теории автоматизированных контрольно-испытательных станций бортовой аппаратуры.

С 1980 по 1992 г. проходил службу в Одесском высшем объединенном командно-инженерном училище ПВО на различных должностях от преподавателя до начальника кафедры. Являлся научным руководителем НИР, выполняемых по заданиям Главного управления вооружения, Метрологической службы и ряда НИИ МО СССР, а также успешно занимался подготовкой научных кадров из числа отечественных и иностранных военных специалистов.

В 1992 г. отказался принять украинскую присягу и был переведен в ВВИА им. проф. Н. Е. Жуковского на должность преподавателя кафедры метрологического обеспечения испытаний и эксплуатации авиационной техники. В 1994— 1995 гг. успешно исполнял обязанности начальника кафедры и сделал большой вклад в разработку учебных планов и программ подготовки военных инженеров-метрологов.

После увольнения из Вооруженных Сил продолжал работать на кафедре в должности профессора и являлся ведущим методистом кафедры.

Автор около 500 научных работ, в том числе 3 монографий, 4 учебников, 6 учебных и более 30 учебно-методических пособий, а также более 200 научных статей, 5 изобретений, 6 нормативных документов по метрологии, 15 пакетов специализированных программ и 4 методических рекомендаций. Ведет постоянные рубрики в журналах «Контрольно-измерительные приборы и системы», «Партнеры и конкуренты» («Методы оценки соответствия»), «Главный метро- лог» и «Измерительная техника». Руководит Московским метрологическим семинаром специалистов и преподавателей высших учебных заведений.

Награжден 15 медалями.