Sergio nasce a Gualdo Tadino, 70 chilometri da Perugia. Diplomato all'Istituto Tecnico, è l'unico figlio di Rinaldo, ferroviere, e Graziella, casalinga: da piccolo era spesso assieme al nonno Vincenzo nella sua azienda agricola di Gualdo. Stava vicino alle mucche da latte, lo seguiva nella coltivazione della terra e coltivava pure la passione per la bici. Fu papà a regalargliene una, da corsa, per i dieci anni. Quella prima biciclettina ebbe però bisogno di qualche sistemazione e fu portata per l'occasione da Francesco Cecconi, direttore sportivo del Velo Club Gualdese Adolfo Leoni: fu lui, che aveva un negozio, a sistemargliela un pò e fu sempre lui ad avviarlo alla pratica ciclistica. Dopo aver gareggiato quattro stagioni nella formazione dilettantistica Calzaturieri Montegranaro, con presidente Pietro Strappa, nel novembre 2002 lo chiama Vincenzo Santoni e gli propone di passare professionista con la Domina Vacanza nel 2003. E' la realizzazione di un sogno.
La sua avventura tra i professionisti non inizia bene: il debutto è da brivido. Esordisce al Giro della Malesia, ma una caduta in volata lo mette ko: riporta la frattura dell'acetabolo (l'incavo dell'anca dove s'inserisce il femore) e addio stagione. Lo ha rimesso in sesto Oh Kim Son, un dottore cinese che gli applica due placche che dovranno essere rimosse. Ma intanto, in attesa di questo intervento, rientra alle corse nella seconda parte della stagione e chiude con qualche piccola soddisfazione. Nel 2004 comincia a correre già da gennaio in Australia con una grande grinta e la voglia di sdebitarsi nei confronti di Vincenzo Santoni per la fiducia che ha avuto in lui. Dimostra di avere un buon spunto veloce, ma anche di cavarsela nelle salite di media difficoltà e nelle brevi corse a tappe; si toglie qualche soddisfazione , si fa vedere spesso e ottiene un insperato secondo posto al campionato italiano, insperato alla vigilia perché poi in corsa avrebbe potuto vincere se non avesse sbagliato completamente la volata. Probabilmente con un pò di esperienza in più oggi potrebbe contare qualche vittoria e non solo dei piazzamenti. A luglio partecipa al Tour de France ma deve andarsene prima del previsto a causa di un ginocchio dolorante e di un tendine infiammato, ma avrà il tempo per rifarsi anche perché capisce che se arriverà al Tour al massimo potrà fare qualcosa di buono. Corre anche il finale di stagione e pur senza vittorie termina il 2004 al 172° posto nella classifica UCI a dimostrazione di una buona continuità nell'arco della stagione.