Su carrera comenzó en el CB Ciudad de Huelva, siendo ayudante de Quino Salvo y recogiendo su testigo años después para hacerse primer entrenador de la entidad. Con el club onubense, consiguió el ascenso en la temporada 1996/97 y, al año siguiente debutó en la Liga ACB con el conjunto andaluz. El entrenador granadino, que también ejerció como seleccionador de México, pasó por Huelva, Ourense y Granada durante su experiencia en la ACB.

En 2015, entrenó a Marinos de Anzoátegui de la Liga Profesional de Baloncesto de Venezuela.^[2]​

• Oximesa Granada Entrenador en las categorías inferiores.^[1]​
• 1989-90: Entrenador del Oximesa Granada Juvenil.^[1]​
• 1990-91: El Monte Huelva 76 (Primera División). Segundo entrenador ayudante de Ángel Martín Benito^[1]​ y también preparador físico del equipo.
• 1991-92: Andorra B.C. (Primera División). Segundo entrenador ayudante de Edu Torres.^[1]​
• 1992-93: Festina Andorra y Granada (Primera División). Empieza la temporada como entrenador ayudante de Edu Torres en el Festina Andorra de Liga ACB hasta que en enero de 1993 se incorpora al Granada como segundo entrenador ayudante de José Antonio Ureña.^[1]​
• 1993-94: El Monte Huelva (Primera División). Segundo entrenador ayudante de Quino Salvo.^[3]​
• 1994-96: El Monte Huelva (Liga EBA)^[3]​
• 1996-97: CB Huelva (LEB)^[1]​
• 1997-98: CB Ciudad de Huelva. El 24/12/97, después de dirigir 16 partidos, es sustituido por José María Oleart.^[1]​
• 1998-00: Club Ourense Baloncesto (LEB)^[1]​
• 2000-01: Club Ourense Baloncesto. El 29/03/2001, después de dirigir 25 partidos, es cesado y sustituido por Pedro Martínez Sánchez.^[1]​
• 2002-03: C.B.C. Algeciras (LEB 2) y CB Granada. Empieza la temporada en el Algeciras donde dirige 24 partidos hasta que rescinde su contrato (su puesto es ocupado por Porfirio Fisac) para hacerse cargo el 21/03/2003 del CB Granada sustituyendo al cesado Antonio Gómez Nieto.^[1]​
• 2003-04: CB Granada (LEB)^[1]​
• 2004-08: CB Granada (ACB)^[1]​
• 2009-10: Leche Río Breogán (LEB)^[1]​
• 2011: México^[4]​
• 2013-14: México^[4]​
• 2013-14: Halcones Xalapa (LNBP)^[5]​
• 2015-17: México^[6]​
• 2015-16: Marinos de Anzoátegui (LPB)^[2]​
• 2016: CB Estudiantes (ACB)^[7]​
• 2017-18: Baskonia (ACB) (entrenador asistente)^[8]​
• 2018-19: Delteco GBC (ACB)^[9]​
• 2020-23: Astros de Jalisco (LNBP)^[10]​
• 2024-: Petro de Luanda (Angolan Basketball League)

• 1996-97 LEB. C.B. Huelva. Campeón. Ascenso.^[1]​
• 1999-00 LEB. Club Ourense Baloncesto. Subcampeón. Ascenso.^[1]​
• 2003-04 LEB. CB Granada. Subcampeón. Ascenso.^[1]​
• 2005 Supercopa. CB Granada. Subcampeón.^[1]​
• 2011 Juegos Panamericanos de 2011. Selección de baloncesto de México. Medalla de Plata.^[4]​
• 2013 Campeonato COCABA. Selección de baloncesto de México. Medalla de Oro.^[11]​
• 2013 Campeonato FIBA Américas de 2013. Selección de baloncesto de México. Medalla de Oro.^[12]​
• 2014 Centrobasket 2014. Selección de baloncesto de México. Medalla de Oro.^[13]​
• 2015 Campeonato FIBA Américas de 2015. Selección de baloncesto de México. 4° Lugar.^[14]​
• 2016 Centrobasket 2016. Selección de baloncesto de México. Medalla de Plata.^[15]​
• 2017 Copa FIBA Américas de 2017. Selección de baloncesto de México. Medalla de Bronce.^[16]​
• 2021 LNBP. Astros de Jalisco. Subcampeón.^[17]​
• 2022 LNBP. Astros de Jalisco. Subcampeón.^[18]​
• 2023 LNBP. Astros de Jalisco. Subcampeón.^[19]​
• 2024 Angolan Basketball League. Petro de Luanda. Campeón
• 2024 Basketball Africa League. Petro de Luanda. Campeón
• 2024 Supertaça de Angola. Petro de Luanda. Campeón

1. ↑ ^{a b c d e f g h i j k l m n ñ o p q} «Sergio Valdeolmillos, nuevo entrenador del Leche Río Breogán». FEB (en español). Consultado el 25 de enero de 2024. 
2. ↑ ^{a b} ESTO (14 de octubre de 2015). «Valdeolmillos dirigirá al Marinos Anzoátegui de Venezuela». ESTO. Consultado el 25 de enero de 2024. 
3. ↑ ^{a b} Información, Huelva (12 de julio de 2008). «El camino comenzó en el 84». Huelva Información. Consultado el 25 de enero de 2024. 
4. ↑ ^{a b c} Torreón, El Siglo de (30 de agosto de 2014). «Valdeolmillos le cambia la cara a México». www.elsiglodetorreon.com.mx. Consultado el 25 de enero de 2024. 
5. ↑ Luyando, Carlos Herrera (26 de junio de 2014). «Valdeolmillos, sin futuro definido». Grupo Milenio. Consultado el 25 de enero de 2024. 
6. ↑ «Español Valdeolmillos dirigirá a México en Toronto 2015 y Preolímpico de Río». La Vanguardia. 13 de mayo de 2015. Consultado el 25 de enero de 2024. 
7. ↑ Meytel, Admin (16 de febrero de 2016). «Entrenador. Sergio Valdeolmillos | Movistar Estudiantes». Consultado el 25 de enero de 2024. 
8. ↑ «Valdeolmillos se incorpora al Baskonia | TUDN NBA | TUDN». www.tudn.com. Consultado el 25 de enero de 2024. 
9. ↑ Beristain, Jorge (22 de junio de 2018). «Sergio Valdeolmillos, nuevo entrenador del GBC». cadena SER. Consultado el 25 de enero de 2024. 
10. ↑ Hoy, Granada (7 de mayo de 2020). «El granadino Sergio Valdeolmillos ficha por el Astros de Jalisco». Granada Hoy. Consultado el 25 de enero de 2024. 
11. ↑ Deporte, Comisión Nacional de Cultura Física y. «México conquista el Campeonato Cocaba 2013». gob.mx. Consultado el 25 de enero de 2024. 
12. ↑ Deporte, Comisión Nacional de Cultura Física y. «México hace historia en basquetbol con oro en Venezuela». gob.mx. Consultado el 25 de enero de 2024. 
13. ↑ «MEX - Valdeolmillos y compañía se alzan con el título del Centrobasket». FIBA.basketball. Consultado el 25 de enero de 2024. 
14. ↑ «Schedule & results | 2015 FIBA Americas Championship for Men/Olympic Qualifying Tournament | ARCHIVE.FIBA.COM». archive.fiba.com. Consultado el 25 de enero de 2024. 
15. ↑ Afición, La (26 de junio de 2016). «Los 12 Guerreros obtienen plata en Centrobasket 2016». Grupo Milenio. Consultado el 25 de enero de 2024. 
16. ↑ EFE (4 de septiembre de 2017). «México termina tercero en la American Cup FIBA 2017». ESTO. Consultado el 25 de enero de 2024. 
17. ↑ Romero, Víctor M. (30 de noviembre de 2021). «Valdeolmillos hace más historia en México y subcampeón a los Astros». Ideal. Consultado el 25 de enero de 2024. 
18. ↑ PUERTAS, JOSÉ MANUEL (29 de octubre de 2022). «Los Astros de Sergio Valdeolmillos caen en la final de la liga mexicana». Ideal. Consultado el 25 de enero de 2024. 
19. ↑ EFE (14 de diciembre de 2023). «Fuerza Regia derrota a Astros y se proclama campeón de la LNBP». Telediario México. Consultado el 25 de enero de 2024. 

• Ficha de Sergio Valdeolmillos en ACB.COM