Кандидат филологических наук с 1995 года, старший научный сотрудник Института востоковедения РАН, специалист по тохарским языкам. Автор многочисленных лингвистических задач, учебников и научно-популярных публикаций, один из постоянных преподавателей Летней лингвистической школы и Летней экологической школы. Окончила отделение структурной и прикладной лингвистики филологического факультета МГУ в 1991 году. Автор трудов по компаративистике и тохаристике, исследует происхождение человеческого языка. С 1996 года читает студентам Отделения теоретической и прикладной лингвистики филологического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова курс лекций «Сравнительно-историческое языкознание». С. А. Бурлак является автором более чем 30 научных работ.
Игрок Что? Где? Когда? с 1995 по 2006 год в команде Ильи Иткина.
С. А. Бурлак является автором статей «Генеалогическая классификация языков» и «Глоттогенез» Большой российской энциклопедии.