Після закінчення оренди відправився на тренувальний збір разом із першою командою «гірників»[4]. 22 серпня 2015 року зіграв в основному складі донецької команди у грі Кубку України з київським «Арсеналом», відзначився забитим голом на 75-й хвилині[5][6][7]. У підсумку та гра стала єдиною для Сергія за основу «Шахтаря».
У січні 2016 року повернувся на правах оренди до «Іллічівця»[8]. Зіграв за маріупольський клуб 11 матчів, у яких забив три м'ячі.
1 вересня того ж року на умовах оренди офіційно став гравцем донецького «Олімпіка»[9], де провів наступний сезон.
14 липня 2017 року перейшов на правах оренди до рівненського «Вереса»[10]. Зігравши лише 6 матчів у чемпіонаті, Гринь у серпні отримав серйозну травму хрестоподібних зв'язок коліна і залишився поза грою на тривалий час[11]. Так і не відновившись до кінця року[12], по завершенні терміну оренди Сергій був відданий в оренду до першолігового «Арсеналу»[13].
«Вайле»
У січні 2019 року українець перейшов до складу данського «Вайле». Незважаючи на те, що за підсумками сезону 2018/19 «Вайле» вилетів у другий за силою дивізіон Данії, а угода Сергія діяла тільки під час виступів команди у Суперлізі, футболіст перепідписав контракт з клубом[14]. У вересні 2020 року «Вайле» оголосив про дострокове розірвання контракту з українським вінгером[15].
«Зоря»
У жовтні 2020 року Гриня підписала луганська «Зоря». Гравець підписав контракт на 2,5 роки[16]. У складі луганчан Сергій дебютував у єврокубках, 22 жовтня замінивши Владислава Кочергіна у матчі групового етапуЛіги Європи проти «Лестера»[17]. Здебільшого футболіст виходив на поле на заміну наприкінці матчу, всього за «Зорю» зігравши 9 разів, з яких 6 у чемпіонаті та 3 у Лізі Європи й не відзначившись результативними діями у жодному з них. 15 липня 2021 року на офіційному сайті клубу було повідомлено про розірвання контракту з футболістом за обопільною згодою[18][19].
«Олександрія»
19 липня «Олександрія» підписала дворічну угоду з півзахисником[20]. У дебютному матчі за клуб гравець одразу відзначився голом у ворота «Інгульця», який, до того ж, став переможним[21]. 17 жовтня у матчі 11 туру Прем'єр-Ліги проти «Ворскли» Сергій на 86-й хвилині замінив Ігоря Кирюханцева, проте в одному з епізодів отримав травму паху[22], після чого стало відомо про перенесене хірургічне втручання[23].
