Карасёв начал судейскую карьеру в 1995 году. Он работал на матчах чемпионата Европы и мира, а также игры в рамках Лиги Европы и Лиги чемпионов. В августе 2021 года Сергея был назначен главным арбитром на матч Суперкубка УЕФА между «Челси» и «Вильярреалом». На его счету 243 отработанных матча в РПЛ.