Sérgio chegou ao Palmeiras no dia 13 de janeiro de 1989. Foi emprestado ao Embu-Guaçu e depois ao Ceilândia, e três anos após iniciar a carreira, subiu para o time profissional. Com 22 anos, estreia no gol alviverde, em uma partida amistosa, no dia 21 de junho de 1992, em Matão, frente a equipe local, a Matonense. Em 1993, graças a uma contusão de Velloso, Sérgio entrou para a história como o goleiro titular da equipe palmeirense que derrotou o Corinthians na final do Campeonato Paulista, quebrando um jejum de 16 anos sem títulos.
Entre 1999 e 2006, fez sua mais longa passagem pelo Palmeiras. Sua última partida pela equipe foi em 3 de dezembro de 2006, num empate por 1x1 contra o Fluminense.
Em 2008 atuou pelo Itumbiara, onde conquistou o título de Campeão Goiano.[3] No dia 2 de junho foi contratado pela Portuguesa, onde ficou até o fim da temporada, retornando novamente ao Itumbiara no ano seguinte.
Em setembro de 2009, aos 39 anos, foi contratado pelo Santos, já que o goleiro Fábio Costa estava se recuperando de uma lesão.[4]
Em 2010 regressou novamente para o Itumbiara para disputar o Campeonato Goiano daquele ano. No segundo semestre foi contratado para disputar o Campeonato Brasileiro da Série C pela equipe do Marília.
No início de 2011 acertou contrato com o Imbituba FC para disputar o Campeonato Catarinense.[5] Ainda em 2011, o goleiro disputou também a Segunda Divisão do Campeonato Goiano pelo Itumbiara.
