Tras esa temporada, varios equipos europeos se interesaron por sus servicios, entre ellos, el Manchester United F. C. y el Real Madrid C. F. Así pues, en la temporada 2003/04 Sergio se convirtió en jugador del Real Madrid "B".
En la 2006/07, Míchel González no contaba con él en un principio, pero tras el buen trabajo que realizaba Sergio en los entrenamientos, acabó por darle la titularidad (e incluso le pidió disculpas públicamente por no haberlo puesto antes).
En la temporada 2007/08 en Segunda B fue el capitán del filial madridista tras convertirse en un veterano en la plantilla.
El equipo quedó quinto a un punto del cuarto, por lo que no se logró el objetivo de jugar la fase de ascenso a Segunda División.
Su primera temporada se lesionó gravemente de la rodilla por lo que no pudo demostrar sus cualidades.