Серхіо Камельйо приєднався до молодіжної команди «Атлетіко Мадрид» у 2009 році, у віці восьми років.
Його дебют за резервну команду відбувся 23 вересня 2018 року в матчі Сегунди Б проти «Навалькарнеро»[es], тоді Камельйо вийшов на заміну в другому таймі та зрівняв рахунок.[1]
За основну команду «матрацників» у Прімері він вперше зіграв 18 травня 2019 року, вийшовши на заміну в перерві замість Томаса Парті, і зрівняв рахунок у виїзному матчі проти «Леванте»[2], ставши тим самим першим гравцем, який народився у XXI столітті, який забив за «Атлетико».
31 серпня 2021 року був відданий в оренду на сезон 2021/22 у клуб «Мірандес».[4] Після закінчення сезону став п'ятим найкращим бомбардиром Другого дивізіону Іспанії 2021/2022.
17 серпня 2023 року Камельйо підписав постійну чотирирічну угоду з «Райо».[6]
Кар'єра у збірній
Серхіо викликався в юнацькі збірні Іспанії різного віку. 9 серпня 2024 року він забив два голи в додатковий час, які принесли Іспанії перемогу над Францією у фіналі з рахунком 5:3, завоювавши таким чином золоту медаль.[7]
