1958 konnte Bianchetto erste Erfolge feiern; beim "Grand Prix de Paris" wurde er Dritter im Amateursprint und mit Sante Gaiardoni italienischer Amateurmeister im Tandem. Durch den Wechsel seines Tandempartners von Gaiardoni auf Giuseppe Beghetto konnte Bianchetto sich noch verbessern, so dass das Team 1960 für die Olympischen Spiele nominiert wurde und auch den Tandem-Wettbewerb für sich entscheiden konnte. 1961 konnte er sein Ergebnis von 1958 beim "Grand Prix de Paris" mit der Silbermedaille im Sprint noch verbessern, er gewann gegen seinen Tandempartner Beghetto – wie auch 1962 – jeweils das Finalrennen um die Bahn-Sprint-Weltmeisterschaft der Amateure. Mit Beghetto wurde er in beiden Jahren zudem italienischer Tandemmeister. 1963 wurde Sergio Bianchetto im Sprint, dem 1000-Meter-Zeitfahren sowie dem Tandem Italienischer Meister, bei der WM konnte er jedoch lediglich die Silbermedaille im Sprint erreichen. 1966 wurde er italienischer Sprintmeister der Profis, was sein letzter Profierfolg blieb.