Karierę piłkarską Sergio Battistini rozpoczął w drugoligowym wówczas Milanie w 1980 roku. W 1981 Milan powrócił do Serie A, by rok później ponownie z niej spaść. W 1983 po raz drugi powrócił do Serie A. W 1985 Battistini przegrał rywalizację na lewej obronie Milanu z młodym Paolo Maldinim i przeszedł do Fiorentini. W klubie z Florencji występował przez 5 lat. W 1990 roku został zawodnikiem Interu Mediolan. W Interze zadebiutował 5 września1990 w wygranym 1-0 meczu Pucharze Włoch z Monzą.
Ostatni raz w barwach czarno-niebieskich wystąpił 11 maja1994 w wygranym 1-0 meczu finałowym Pucharu UEFA z Austrią Salzburg. W Interze rozegrał 155 spotkań (112 w lidze, 22 w Pucharze UEFA i 21 w Pucharze Włoch) oraz strzelił 13 bramek (10 w lidze, 1 w Pucharze UEFA oraz 2 w Pucharze Włoch). W 1994 przeszedł do Brescia, z którą rok później spadł do Serie B. Ogółem w latach 1981-1995 w Serie A rozegrał 346 spotkań, w których zdobył 32 bramki. Karierę Battistini zakończył w trzecioligowej Spezii w 1997 roku.
Sergio Battistini w reprezentacji Włoch zadebiutował 4 lutego1984 w wygranym 5-0 towarzyskim meczu z Meksykiem. Ostatni raz w reprezentacji wystąpił 30 maja1984 w zremisowanym 0-0 towarzyskim meczu z USA. Ogółem w reprezentacji wystąpił w czterech meczach. W 1984 roku pojechał na Igrzyska Olimpijskie, na których Włochy zajęły czwarte miejsce. Na turnieju w Los Angeles wystąpił w pięciu meczach z Egiptem, Kostaryką, Chile, Brazylią i Jugosławią.
Po zakończeniu kariery piłkarskiej Battistini został trenerem. Dotychczas trenował klubu z niższych klas rozgrywkowych oraz szkolił młodzież m.in. we Fiorentinie.
Meksyk
Turcja
Kanada
Stany Zjednoczone