Se formó en las categorías inferiores del RCD Espanyol y debutó con la primera plantilla la temporada 2004-05, con una victoria ante el Real Zaragoza (3-1) el 24 de abril de 2005.
Con el RCD Espanyol, en el que militó tres temporadas, Sergio Sánchez disputó la Copa de la UEFA 2006-07.
Esa misma temporada fue cedido por el RCD Espanyol al Real Madrid Castilla, con el que jugó un total de 20 partidos en la Segunda División española.
Pero el primero de esos años se vio truncado el 31 de diciembre de 2009, cuando el club hispalense comunicó que se le había detectado a Sergio una dolencia cardíaca que aconsejaba la paralización de toda actividad deportiva.
[1] El jugador viajó entonces hasta Hamburgo,[2] donde se operó con éxito.