Сержиньо начал карьеру в команде из Итаперуны на северо-востоке штата Рио-де-Жанейро. В 1994 году выступал за «Баию», где стал чемпионом одноимённого штата. В следующие два года выступления за «Фламенго» и «Крузейро» были не очень удачными. В 1996 году перешёл в «Сан-Паулу» и именно там мастерство Сержиньо раскрылось в полной мере. Игрок выделялся своей скоростью и удачными пасами. В 1998 году выиграл Лигу Паулисту.
В 1999 перешёл в «Милан», где провёл оставшиеся 10 лет карьеры. В итальянском гранде он дважды побеждал в Лиге Чемпионов, выигрывал чемпионат и кубок Италии, Суперкубок Европы и клубный чемпионат мира ФИФА. В «Милане» Сержиньо, как правило, был «двенадцатым игроком», первой заменой, «джокером», способным всегда выйти на замену и усилить игру команды как в обороне, так и во фланговой атаке.
В сборной Бразилии Сержиньо всегда оставался в тени Роберто Карлоса. В 1999 году, в отсутствии последнего, стал финалистом Кубка конфедераций. Кроме того, в 1999 году стал победителем Кубка Америки. Всего в 1998—2001 годах провёл за «Селесао» 10 матчей и отметился 1 забитым голом.