Formado en la cantera del Real Betis, pasó por las filas del Reus, el Real Murcia, el Elche Ilicitano, la Llagostera o el Elche, club al que llegó en 2015 para convertirse en pichichi de la categoría de plata con 22 dianas. En la campaña 2016/17 llegó a Osasuna para marcar diez goles y ser traspasado a un Real Betis en el que marcó once tantos en la 2017-18. Sergio León firmó en verano de 2019 con el Levante Unión Deportiva, y en la 2021-22 se une al Real Valladolid para lograr el ascenso a la élite con su aportación de 32 partidos jugados y siete goles.