Sven Mühlemann schloss sein Studium in Zahnmedizin am Zentrum für Zahnmedizin der Universität Zürich im Jahr 2006 ab und promovierte an derselben Universität. Nach einer vierjährigen Tätigkeit in einer zahnärztlichen Privatpraxis in Zürich durchlief er eine dreijährige Postgraduate Ausbildung in rekonstruktiver Zahnmedizin an der Klinik für Kronen- und Brückenprothetik, Teilprothetik und zahnärztliche Materialkunde an der Universität Zürich, die er 2013 abschloss.

2013 bis 2014 erhielt er ein kompetitives Stipendium vom International Team for Implantology (ITI) an der Harvard School of Dental Medicine, Boston, USA. Seit 2014 ist er Fachzahnarzt für Rekonstruktive Zahnmedizin und seit 2017 besitzt er den Weiterbildungsauswe in oraler Implantologie. Im Jahre 2020 erhielt er zudem den MAS in Oraler Implantologie der Universität Zürich.

Zwischen 2014 und 2021 war Dr. Sven Mühlemann als Oberarzt an der Klinik für Rekonstruktive Zahnmedizin der Universität Zürich tätig. Seit Oktober 2021 arbeitet er als selbstständiger Zahnarzt in der Spezialistenpraxis Zahnärzte am Rennweg in Zürich. Sein klinischer Schwerpunkt betrifft die Behandlung von komplexen Fällen unter Berücksichtigung aller Aspekte der rekonstruktiven Zahnmedizin. Sein wissenschaftlicher Fokus gilt der klinischen Anwendung digitaler Technologien für festsitzende implantat- und zahngetragene Rekonstruktionen. Im Jahr 2020 wurde ihm dafür die venia legendi (Habilitation) verliehen.

Er ist Mitglied in verschiedenen nationalen und internationalen Fachgesellschaften, Präsident der SGI (Schweizerische Gesellschaft für Orale Implantologie), Stiftungsratsmitglied der Implantatstiftung Schweiz und aktives Mitglied im Education Committee der EAO (European Assosiation of Osseointegration).