Fratello di Elio, Sergio nacque nel quartiere di Porta Nuova a Pisa, e la sua carriera calcistica iniziò proprio nella squadra della sua città, il , nella quale giocò per tre stagioni, dal 1935 al 1938. Con questa squadra ottenne la convocazione per la Nazionale olimpica, schierata alle Olimpiadi di Berlino e per il Campionato mondiale del 1938. Dopo la vittoria in Francia, si trasferì al Genova 1893, per il quale ha continuato a giocare fino al 1946.