Né à Barcelone, Sergi Samper est un pur produit de la Masia. A l’âge de 6 ans, il réussit à convaincre le Barça et devient Blaugrana dès 2001.

Passé par toutes les sections jeunes du FC Barcelone, Samper aura intéressé de nombreux clubs mais aura toujours gardé le club catalan comme préférence.

Sergi rejoint les professionnels en 2013 et signe son premier contrat pro pour le Barça B qui joue alors en deuxième division espagnole. Sous les ordres d’Eusebio Sacristán, lui et ses coéquipiers iront même jusqu’à la troisième place au classement mais, étant une équipe réserve, ne pourront accéder aux barrages.

Lors de la pré-saison 2014-2015, Samper fait ses débuts avec l’équipe première et participe même à son premier match en liga face à Elche. Par la suite, il sera titulaire en Champion’s League face à Nicosie le 17 septembre 2014.

Il signe pour l’équipe A du Barça en juin 2016 mais est prêté dans la foulée à Grenade afin d’avoir plus de temps de jeu.