Sergio Gadea arrive sur la scène internationale après avoir bénéficié de quatre wildcards en 2003, et termine sa première saison dans le Championnat du Monde 125cc en 19è position. En 2005, l’espagnol commence à exposer son potentiel avec de bonnes performances et notamment un premier podium avec la seconde place au GP de France.

Cinquième fin 2006 après cinq autres podiums, Gadea se prépare à lutter pour le titre l’année suivante et s’impose pour la première fois au Mans. Le pilote du team Aspar ne parvient néanmoins pas à suivre le rythme de ses co-équipiers Hector Faubel et Gabor Talmacsi, ce dernier remportant finalement le titre 2007.

Gadea poursuit sa carrière avec le team Aspar en 2008 sur Aprilia d’usine et est attendu dans la course au titre depuis le départ de Faubel en 250cc. Vainqueur de la première course de la saison au Qatar, Gadea ne remonte pas sur le podium cette saison et termine en dehors du top dix.

Pour sa sixième saison en Grand Prix en 2009, Gadea pilote aux côtés des nouvelles recrues d’Aspar, Bradley Smith et Julián Simón. Tandis que ses deux co-équipiers se disputent le titre mondial, Gadea monte cinq fois sur le podium – dont une fois sur la plus haute marche à Assen – et termine cinquième du classement général.

Gadea court pour le team Pons Kalex en Moto2 en 2010, aux côtés d’Axel Pons, le fils du directeur Sito Pons.