Nominalny prawy obrońca uchodził swego czasu za bardzo utalentowany produkt szkółki Barcelony.
Świadczy o tym fakt, że w początkowych latach swojej kariery pomógł „Dumie Katalonii” wygrać Ligę Młodzieżową oraz awansować rezerwom na zapleczem LaLigi.
Sergi Palencia nie mógł jednocześnie liczyć wówczas na otrzymanie szansy w pierwszym zespole i dlatego skorzystał z okazji zaliczenia wypożyczenia do FC Girondins Bordeaux, gdzie prezentował się na tyle solidnie, że latem 2019 sięgnęło po niego Saint-Étienne.
W barwach drugiej z francuskich klubów nie wiodło mu się już tak dobrze i dlatego trafił dwukrotnie tymczasowo do CD Leganés, notując w nim dwa udane sezonu, co poskutkowało otrzymaniem drugiej szansy w „Zielonych” na poziomie Ligue 2.
Blisko 27-letni zawodnik nie był jednak zadowolony z otrzymywanych szans, co poskutkowało rozwiązaniem współpracy i zaliczeniem przez gracza wolnego transferu do Los Angeles FC.
Defensor związał się z amerykańskim zespołem do końca 2024 roku z opcją przedłużenia kontraktu ze strony drużyny o dodatkowe dwanaście miesięcy.