Cерхио Перес родился 26 декабря 1989 года в мексиканском городе Гуадалайра. Он является младшим братом гонщика Антонио Переса, который участвовал в гонках NASCAR Corona Series.

Его карьера началась в 2004 году в Америке, там он принимал участие в гонках серии Skip Barber National Championship, завершив сезон с 11-ым результатом. В 2005 году он приехал в Европу, где принял участие в серии German Formula BMW ADAC. Перес выступал за команду Team Rosberg и был классифицирован по итогам чемпионата 14-ым. В 2006 – 2007 годах Перес участвовал в гонках чемпионата GPА1, выступая за команду Мексики. В этом соревновании он был 3-им.

В 2007 году Перес перешел в британскую Формулу-3. Там он представлял команду Т-Sport. Часто стартуя с поул-позиций, Серхио сумел выиграть почти две трети гонок. В 2008 году он продолжает одерживать победы, возможно, благодаря тому, что на его болиде теперь стоит двигатель Mugen Honda. Свой второй сезон в Формуле-3 мексиканец завершил на четвертой позиции в общем зачете пилотов

В сезоне 2009-2010 Перес участвовал в гонках серии GP2 Asia, выступая в составе команды Barwa International Campos Team, где его партнером по конюшне был Виталий Петров. Перес стал первым мексиканцем, принявшим участие в серии GP2 Asia. Он выиграл гонку на трассе Сахир, и спринт - в Катаре. Кроме этого в 2009 году он также принимал участие в гонках основной серии GP2 за рулем болида команды Arden International.

4 октября 2010 года было объявлено, что Серхио Перес станет вторым призовым пилотом команды Sauber, где его напарником будет Камуи Кобаяши, вместе с которым они выступали в GP2. Переход Серхио из серии GP2 в королевскую категорию гонок во многом стал возможен благодаря спонсорской помощи мексиканской компании Telmex. Однако глава швейцарской команды Sauber - Петер Заубер – заявил, что взял к себе Серхио не только из-за серьезной финансовой поддержки, в которой так нуждается его конюшня. Он считает Серхио очень перспективным спортсменом, которому нужно лишь набраться опыта и у него будут блестящие результаты.