Antes de ser actor, Sergio fue capitán de la selección española de rugby, pero por sugerencia de su novia por aquel entonces estudió arte dramático.

Sergio Peris-Mencheta se consagró como actor trabajando en teatro. Sus apariciones en obras como Dioses nocturnos de Dionis Bayer (Sala Cuarta Pared), Boy’s life de Howard Korder (Teatro Universitario de Madrid), Muerte de Woody Allen (Teatro Universitario de Madrid), Bodas de sangre de Lorca (Teatro Principal de Valencia), Romeo y Julieta de W. Shakespeare (Teatro Principal de Getafe), Otra vez Fedra de M. Cárdenas (Resad de Madrid), o Hamlet de W. Shakespeare (Fundación Shakespeare de Valencia), le han abierto las puertas de la popularidad, ya que son los trabajos que le han facilitado acceder a series de televisión tan populares como El Super de Oreste Lara, Hermanas de Enric Banqué, Al salir de clase de Pascal Jongen o Robles investigador de Pedro Costa.

Con el papel de Dani en la serie Al salir de clase consiguió un gran reconocimiento popular, pero tras casi un año en la serie, decidió dejarla para hacer otras cosas, por lo que su personaje sufrió un final bastante dramático que sugirió el propio Sergio.

Tras su paso por televisión, protagonizaría con su compañera de Al salir de clase, Pilar López de Ayala, el corto El paraíso perdido además de alguna que otra película. Pero el filme que le ha lanzado definitivamente a la fama ha sido Jara, el debut en la dirección de Manuel Estudillo y El Arte de morir.