Niespełna 33-letni golkiper formalnie związał się z ekipą „Żółtej Łodzi Podwodnej” latem 2014 roku po definitywnym transferze z Atlético Madryt, jednak trafił do niej już sezon wcześniej w ramach wypożyczenia. Wówczas siódmy klub LaLigi zapłacił za niego pięć milionów euro.
Przez cały dotychczasowy okres spędzony w Villarrealu Asenjo zgromadził na swoim koncie 256 występów. Największym jego sukcesem odniesionym z tą drużyną było zdobycie pucharu Ligi Europy w sezonie 2020/2021.
W minionej kampanii jednokrotny reprezentant Hiszpanii rzadko dostawał okazję do gry w podstawowym składzie przez trenera Unaia Emery'ego, który preferował wystawiać Gerónimo Rulliego. Wychowankowi Realu Valladolid Łącznie udało uzbierać raptem osiem spotkań.
Najtrudniejszy czas Sergio Asenjo przeszedł w latach 2015-2017, kiedy dwukrotnie musiał dochodził do pełni sprawności po zerwaniu więzadeł krzyżowych.
„Pomimo nieszczęśliwych okoliczności związanych z kontuzjami, Sergio Asenjo stanowi potwierdzony przykład pracy nad sobą dla młodszych sportowców.
Klub chce podziękować Sergio Asenjo za jego poświęcenie i profesjonalizm, włożony przez te dziewięć lat gry w naszym zespole. To ktoś więcej niż bramkarz. Legenda Villarrealu. To miejsce zawsze będzie twoim domem” – czytamy w oświadczeniu.
Asenjo zapisał się w klubie z Estadio de la Cerámica jako bramkarz z największą liczbą występów w historii, spychając ze szczytu Diego Lópeza.