2002年1月31日にSSCヴェネツィア移籍。同年3月24日に対アタランタBC戦にてセリエAにデビューする。その後3試合に出場を果たすも、同シーズンにセリエAに昇格したばかりのクラブは最下位に沈んでおり、そのままシーズンを終了しセリエBに降格することになる。この時期に、会長を務めていたザンパリーニがUSチッタ・ディ・パレルモの株式をASローマのフランコ・センシ会長から買い取り、パレルモのオーナーとなる。ザンパリーニは若手のサンターナをパレルモに連れて行くことを決め、サンターナ自身もセリエBに活躍の舞台を移した。パレルモに移籍すると出場機会が増え、2002-03シーズンは33試合に出場、3得点する。2003年7月1日にサンターナは1年間のローンでACキエーヴォ・ヴェローナに移籍した。当時のキエーヴォはプロンヴィンチャのクラブとして快進撃を続けており、サンターナはステップアップを果たした。ルイジ・デルネーリ監督の下で戦術的にも成長し、2003-04シーズンはリーグ戦28試合に出場、セリエA初得点も含め計3得点した。これらの活躍から、シーズン終了後の夏にはキリンチャレンジカップ2004のメンバーとしてアルゼンチン代表に招集された。シーズン終了後に1年のローンの期間を終え、サンターナ不在の中セリエA昇格を果たしたパレルモに再び呼び戻された。キエーヴォ在籍時にセリエAで通用することを証明したサンターナは、レギュラーとして昇格後のチームに貢献した。2シーズンでリーグ戦に58試合に出場し、3得点する。2006年3月16日に行われたUEFAカップの対シャルケ04戦において、3番目の腰椎を骨折する怪我を負い2ヶ月間の離脱を余儀なくされた。リーグ戦の最終戦に復帰することができたが、この怪我により2006 FIFAワールドカップの代表メンバーには落選することになった。
1999-2000シーズンにCAサン・ロレンソ・デ・アルマグロにてプロとしてのキャリアをスタートさせる。その後、3シーズンをアルゼンチンの1部リーグであるプリメーラ・ディビシオンで経験を積み、同リーグでは計2得点する。2001年にリーグ戦優勝を果たすと、その活躍に目をつけたイタリア・セリエAのSSCヴェネツィアの会長を務めていたマウリツィオ・ザンパリーニに気に入られ20歳でイタリアに渡ることになる。
1994年、ミゲル・インドゥライン擁するバネストと契約を結んでプロ転向。同年のツール・ド・ラブニールで総合優勝を果たした。1995年、ブエルタ・ア・エスパーニャ初出場、総合13位。1997年、ブエルタ・ア・カスティーリャ・イ・レオン総合優勝。カタルーニャ一周総合2位。ツール・ド・フランス初出場（総合27位）。1998年、ビタリシオ・セグロスに移籍。国内選手権・ロードレース優勝。1999年、国内選手権・ロードレース連覇。ツール・ド・フランス総合5位。2000年、弟、ラファエル・カセロとともに、フェスティナに移籍。ブエルタ・ア・エスパーニャ総合2位。2001年のブエルタ・ア・エスパーニャでは、最終第21ステージの個人タイムトライアルにおいて、前日まで総合首位のオスカル・セビーリャを逆転し、劇的な総合優勝を果たした。しかし、所属していたフェスティナは同年限りでチームを解散。2002年、ドイツ籍のチーム・コースト（後にチーム・ビアンキ）に移籍。ブエルタ・ア・エスパーニャ総合6位。2004年、2003年限りでビアンキが解散したため、コムニダ・バレンシアに移籍。2005年、引退。
2006年に鈴木亜久里率いる新チーム、スーパーアグリよりF1に参戦。チームメイトは佐藤琢磨で、史上初の日本人ドライバー2人のチームメイト参戦であった。開幕戦バーレーンGPでF1デビューを果たしたが、新規参入チームで満足なテストも実施していなく、かつ自身のマシンであるSA05がまともに走る代物ではない劣悪な状態である(詳しくは後述)ことから、フリー走行時よりトラブルが発生してクルマを止めるシーンが見られ、決勝では35周でリタイアとなった。第2戦マレーシアGPもメカニカルトラブルでリタイアした。第3戦オーストラリアGPでは初の完走（13位）を記録したが、第4戦サンマリノGPで、1周目にMF1のクリスチャン・アルバースと接触し、アルバースのマシンは横転しリタイアとなった。その接触によるダメージもあり、再びリタイアとなった。ヨーロッパGP前にFIA側から、「テストドライバーとしてF1の経験を積ませるべきである」という助言があり、これをチームが受け入れたため、フランク・モンタニーにシートを譲った。その後5月10日に、FIAから井出のスーパーライセンスを取り消す旨の通告があったことがチームから発表された。これにより、井出が再びライセンスを手にするためには、F1に参戦している全チームの同意が必要となることから、シリーズへの出場が事実上不可能となった。ちなみにF1のシーズン途中にスーパーライセンスの剥奪処分を受けたのは、2018年現在本件の井出のケースが唯一の例である。この件に関しては、事前のテスト走行不足などからマシンへの習熟もままならずにレースに参戦せざるを得なかったことに加え、マシン自体の性能が佐藤琢磨のマシンと比べても更に低く、速い遅い以前に動かすのが精一杯な劣悪な状態だったことも背景にある。このような劣悪なマシンを与えられたことから、チームは佐藤を走らせることだけを最重点に置き、井出は2カーエントリー必須というレギュレーションを満たすためだけの「当て馬」であり、そして日本人コンビでのフルエントリー(予定)という話題作りのために利用したに過ぎず、井出の実力を評価して参戦を決めたわけではなかった。このような待遇を受けた例は、ペリー・マッカーシーなどが挙げられる。そもそもスーパーアグリというチーム自体が、ホンダF1が解雇せざるを得なくなってしまった佐藤の受け皿として設立されたチームであったので、佐藤のためのチームであったことが、井出の冷遇を決定づけていた。さらに後に明らかになったところでは、井出がドライブしていたシャシーとモンタニーのそれとは別の物（シャシーナンバーが異なる。）で、井出が使用していたものはメルボルンの空港で観光用に展示されていた雨晒しのアロウズのマシンがベースとなっていたこと、また自分専用のドライバーズシートの製作がグランプリに間に合わず、4年前の2002年にアロウズのマシンをドライブしていたハインツ＝ハラルド・フレンツェンのシートに詰め物をして乗っており、自分のドライビングポジションが取れなかったこと、ギアボックスの7速が使えずトップスピードが伸びなかったこと、サスペンションの基本設計が古いためタイヤのグリップを十分に引き出せなかったこと、当時の設計のままで空力付加物を追加していたことにより、バックミラーが視界不良であったことなどが判明している。