Serge Guillaume commence sa carrière amateur à Sens, à l'A.C.S BOISSEC[2], présidé et sponsorisé par Monsieur Guiraud de l'entreprise du même nom[3].
En 1964, à dix-huit ans, il intègre la première catégorie amateur FFC. Au début de 1967, il quitte les BOISSEC pour Créteil. En 1968, sous les couleurs du Stade Auxerrois, il remporte plus de dix succès en toutes catégories[4] et devient champion de Bourgogne des "hors catégorie" et champion de Bourgogne du CLM des sociétés[5].
Professionnel de 1969 à 1972, il est d'abord engagé par l'équipe Frimatic-De Gribaldy. Il ne participe pas au Tour de France en 1972 avec l'équipe Sonolor, pourtant présélectionné. Il apprend la nouvelle par les journaux[6].
Avant de se reconvertir en créant une entreprise de maçonnerie-démolition, à Pont-sur-Yonne[7], il signe une licence amateur en 1973 au VC Dijon. Il gagne à Joigny et se place second de la classique Dijon-Auxonne-Dijon. Il meurt le à 69 ans.