Вскоре после обнаружения на столе диплома и стихов отец уходит из семьи. Уходит к женщине по имени Варвара Ивановна Боярская, которая была младше его на 24 года.
Сергей очень тяжело пережил поступок отца, их отношения обострились и так и не восстановились вплоть до смерти Ивана Михайловича в 1939 году.
Губкин-младший буквально вгрызся в науку, он как будто заочно доказывал отцу, что сумеет добиться успеха без его помощи, совершенно в другой отрасли знания.
Мы не знаем, какой филолог получился бы из Сергея Губкина, но металловед вышел замечательный. По распределению он уехал в Ленинград, инженером на завод «Красный путиловец», который еще не стал Кировским заводом. Но производственника из него не получилось — вскоре молодой специалист поступил в аспирантуру, которую закончил досрочно в 1930 году, а еще через пять лет — защитил докторскую, что для металлургии невиданно быстро. В том же 1930 году Сергей Иванович начал работать в еще одном осколке Московской горной академии — в Московском институте цветных металлов и золота, где стал создателем и заведующим кафедрой обработки металлов давлением, в просторечье — «ковка-штамповка».
Одновременно был заместителем директора Института металлургии АН СССР, где возглавлял отдел все той же «ковки-штамповки».
Сергей Иванович занялся почти не исследованной в те времена проблемой — природой пластической деформации металлов. Работал чрезвычайно интенсивно — первую монографию «Введение в механику пластически деформируемого тела» выпустил в 1931 году, а всего за свою недолгую жизнь написал свыше ста пятидесяти научных работ — монографий, учебников, статей.
Наверное, из-за этой традиционной для всех Губкиных запредельной трудоспособности, Сергея Ивановича и пригласили в Белоруссию. Это случилось после войны, когда из республики начали делать «сборочный цех Советского Союза» и нужно было создавать собственную научную школу металлургии.
В 1948 году Сергей Губкин стал директором Физико-технического института АН БССР, основателем и первым заведующим кафедрой «Машины и технология обработки металлов давлением» в Белорусском политехническом институте. Он очень быстро рос как ученый, но, к сожалению, начались серьезные проблемы со здоровьем.
Еще в 1930-м году Сергей тяжело заболел и целых девять месяцев провел в постели — тиф, осложнившийся воспалением легких. Едва оклемавшегося молодого ученого врачи огорошили новым диагнозом — последствиями болезни стали порок сердца и тяжелая форма тромбофлебита.
От этих недугов он уже не избавился.
Один из основоположников физико-химической теории пластичности, академик АН БССР, доктор химических наук, профессор Сергей Иванович Губкин скоропостижно скончался летом 1955 года, будучи в отпуске на юге.