Mivel a három olimpiai súlyemelői számban kiemelkedő eredményei voltak, igy 1961-ben Kuba felkérte, hogy képviselje az országot, a közép-nehézsúllyúak közt, (ekkor 195lbs azaz kb 88.5 kg volt). Amig a csapat 1962- ben (Pan American Games) Jamaicában tartózkodott, Oliva megszökött és az Egyesült Államokbeli Chicagoban telepedett le. Rövid ott tartozkodás után újból elkezdte az súlyemelőedzéseket és versenyekre járt,de mikor látta, hogy az erőnövekedésen túl az izmai is jol reagálnak az edzésekre, átállt a testépítésre. Chicagoban elkezdett dolgozni a helyi acélműveknél, és edzeni pedig a Duncan YMC- hez járt. 10- 12 órát dolgozott, majd utánna ment le a terembe ahol 2.5-3 órát volt, Oliva minden szabadidejét ha tehette itt töltötte.Élete első testépitő versenyét
meg is nyerte, ami a 1963- as kisebb Mr. Chicago volt. 1964-ben is diadalmaskodott, a Mr. Illinois versenyen. 1965-ben az AAU Jr. Mr. Americán a 2. helyet érte el és elhozta a legizmosabbnak járó díjat. Egy évre rá ugyanezen a versenyen az elsőhelyet érte el, ugyancsak a legizmosabb díjjal együtt. Ezek után jobbnak látta ha csatlakozik az IFBB- hez, ahol elöbb a Mr. World(1966), majd '67-ben Mr. Universe címeket hódította el.Ugyanebben az évben a Mr. Olympia csúcsára is felért. Az emberek kétségbe vonták győzelmét Chuck Sipes felett, de az idő azonban a Mítoszt igazolta és a kritikusok lassan elhallgattak.
A koronát még 2 évig magáénak tudhatta, mialatt elmondhatta magárol, hogy ő az egyetlen testépítő aki Arnold Schwarzeneggert
Mr. Olympia versenyen letudta győzni.Ő volt az első fekete sportoló, aki Mr. Amerikát, Mr. World, Mr. Universe, Mr. Olympiát tudott nyerni. Szintén ő az egyetlen aki - az akkori - négy jelentősebb szervezetnél tudott diadalmaskodni.1970- ben megtört a jég Schwarzenegger elhódította tőle a Mr. Olympia címet. '72- ben probálta Arnoldtol visszavenni az elsőséget, de ismét bekellett érnie a második helyezéssel. Ezt követően, főként NABBA, WABBA illetve WBBG versenyeken jelent meg. 1984- ben visszatért az Olympia színpadára 43 évesen amikor is a 8.dik helyezést sikerül elcsípnie.Követekző évben ismét megpróbálta de elörébb nem tudott végezni (szintén 8.ik lett) és ezzel a szerepléssel befejezte versenyzői pályafutását.
Sergio Olivát, A mitoszként ismerik.Ezt a becenevet egy testépítő/ író, Rick Wayne adta neki,ugyanis akik az 1967- es Montreal World's Vásáron látták azt mondták róla, hogy "csak hihetelen". Ezt alá támosztatta késöbb azzal, hogy 1986-ban életben maradt, amikor is 5 golyó találta el, mikor felesége rálőtt.....
1985 IFBB Mr Olympia 8. helyezés
1984 IFBB Mr Olympia 8. helyezés
1981 Pro World Cup - WABBA 1. helyezés
1980 World Championships - WABBA, Professional 1. helyezés
1980 Pro World Cup - WABBA 1. helyezés
1978 Olympus - WBBG 1. helyezés
1977 World Championships - WABBA, Professional 1. helyezés
1976 Olympus - WBBG 1. helyezés
1975 Olympus - WBBG 1. helyezés
1974 Mr International - WBBG, Professional 1. helyezés
1973 Mr International - IFBB, Professional 1. helyezés
1972 IFBB Mr Olympia 2. helyezés
1972 Mr Galaxy - WBBG 1. helyezés
1971 Universe - Pro - NABBA, Tall, 2. helyezés
1970 IFBB Mr Olympia 2. helyezés
1970 Mr World - AAU, Pro Tall 2. helyezés
1969 IFBB Mr Olympia 1. helyezés
1968 IFBB Mr Olympia 1. helyezés
1967 Universe - IFBB, Tall 1. helyezés
1967 Universe - IFBB, Overall 1. helyezés
1967 IFBB Mr Olympia 1. helyezés
1966 Junior Mr America - AAU 1. helyezés
1966 Junior Mr America - AAU, Most Muscular 1. helyezés
1966 Mr America - AAU 2. helyezés
1966 Mr America - AAU, Most Muscular 1. helyezés
1966 Mr World - IFBB, Overall 1. helyezés
1966 Mr World - IFBB, Tall 1. helyezés
1965 Mr America - AAU, Most Muscular 1. helyezés
1965 Mr America - AAU 4. helyezés
1965 Junior Mr America - AAU, Most Muscular 1. helyezés
1965 Junior Mr America - AAU 2. helyezés
1964 Mr America - AAU, Most Muscular 3. helyezés
1964 Mr America - AAU 7. helyezés