Sergio Mariotti présente sa candidature pour le titre de maître lors du tournoi d'Imperia en 1963. Il remporte le championnat junior italien en 1965 à Turin. Il obtient le titre de Maître lors du tournoi de La Spezia en 1969. Durant la même année, il devient champion d'Italie et termine quatrième lors du tournoi international de Praia da Rocha (Portugal), ce qui lui permet d'obtenir le titre de maître international. En 1971, il est de nouveau le champion d'Italie et termine deuxième au tournoi de Venise. En 1974, lors de l'Olympiade d'échecs de 1974 de Nice, il termine en troisième place et devient le premier italien à obtenir le titre de grand maître international. Il poursuit sa carrière avec succès, parvenant à se qualifier pour le Championnat d'Italie de 1976, où il termina en dixième position.