В 1845 году 30-летний князь Урусов получил наконец-то более или менее солидное назначение — исправляющего должность обер-секретаря 8-го департамента Правительствующего сената. В феврале 1852 года его утвердили в этой должности, а заодно и пожаловали в камер-юнкеры двора его величества. Всеми чиновничьими навыками Урусов овладел в совершенстве и, по словам А. Ф. Кони, «умел с одинаковой ловкостью излагать по одному и тому же делу мнение большинства и меньшинства Сенаторов и согласительное предложение обер-прокурора».
С этого времени Урусов начинает быстро продвигаться в чинах и должностях. Через несколько лет сметливого чиновника определили за обер-прокурорский стол, и он даже некоторое время исполнял обязанности обер-прокурора в 7-м департаменте Сената.
В 1858 году, когда начались подготовительные работы по освобождению крестьян от крепостной зависимости, князь С. Н. Урусов, с разрешения Министерства юстиции, был включен (по выбору от дворянства) в члены комитета по улучшению быта помещичьих крестьян в Московской губернии.
Вслед за этим император Александр II назначил его директором духовно-учебного управления при Святейшем Синоде. Свои директорские обязанности Сергей Николаевич совмещал с членством в главном управлении цензуры духовного ведомства. Вместе с новым назначением ему был пожалован чин действительного статского советника, а спустя несколько месяцев — и звание камергера двора его величества.
В 1861 и 1862 годах князь Урусов временно исполнял должность товарища обер-прокурора Святейшего Синода; тогда же он стал и статс-секретарем императора, а в 1864 году произведен в тайные советники и утвержден в должности товарища обер-прокурора Святейшего Синода. Наряду с этим он продолжал руководить духовно-учебным управлением. В том же году С. Н. Урусов становится Сенатором, а в 1865 году — и государственным секретарем. Он также временно исполнял и должность главноуправляющего 2-м отделением.
Несмотря на чрезвычайную занятость и постоянное совмещение ответственных постов, князь Урусов успевает много и плодотворно трудиться в целом ряде обществ и комитетов. Трудоспособность его была поразительной. В частности, он являлся членом совета так называемого императорского человеколюбивого общества, которое занималось обширными благотворительными делами. Общество содержало большое количество школ, богаделен, приютов, больниц, институтов слепых, домов дешевых квартир, столовых, мастерских и тому подобных учреждений в Петербурге, Москве и других городах империи. Кроме того, Урусов состоял также членом комитета призрения заслуженных гражданских чиновников, ведавшим назначением пенсий и пособий отставным чиновникам, «впавшим на службе в неизлечимую или тяжкую болезнь», а также их вдовам и детям.