Premierową bramkę strzelił 23 stycznia 2022 w wygranym 4:0 meczu przeciwko Stade de Reims.
Kariera reprezentacyjna W 2005, mając 19 lat, utalentowany defensor, zadebiutował w pierwszej reprezentacji Hiszpanii. W ten sposób został najmłodszym graczem, który zadebiutował w drużynie z Półwyspu Iberyjskiego od 55 lat. Następstwem dobrej gry były występy w trudniejszych i ważniejszych meczach, podczas eliminacji do Mistrzostw Świata. Hiszpania grała mecz o wszystko z Serbią. Podczas nieobecności Míchela Salgado, swoje umiejętności mógł zaprezentować Ramos. Mimo młodego wieku zdołał upilnować tak renomowanych piłkarzy jak Mateja Kežman, Savo Milošević czy Dejan Stanković.
Selekcjoner reprezentacji Hiszpanii Luis Aragonés postanowił zabrać go na Mistrzostwa Świata w Piłce Nożnej 2006 do Niemiec, gdzie pomógł drużynie dotrzeć do 1/8 finałów.
Podczas finału Euro 2008, wygranego przez piłkarzy Hiszpanii, Sergio ubrał się w koszulkę, na której znalazł się Antonio Puerta – piłkarz Sevilla FC zmarły 28 sierpnia 2007. Na koszulce widniał także napis – „siempre con nosotros” („zawsze z nami”). Ramos okazał tym zachowaniem szacunek koledze z byłej drużyny. Koszulkę ponownie założył podczas finału Euro 2012.