Sevilla noortesüsteemist sirgunud Ramos tegi klubi eest oma profidebüüdi 2004. aasta veebruaris, kaks kuud enne oma 18. sünnipäeva. Juba järgmisel hooajal esindas ta Sevillat kõigi sarjade peale 41 mängus ning liitus siis 27 miljoni euro suuruse üleminekusumma eest Madridi Realiga, kellega krooniti kuuekordseks Hispaania meistriks ning võitis neli Meistrite liigat.

Kaks hooaega Prantsusmaal PSG-s mänginud Ramose leping Pariisi suurklubiga lõppes juunis, Reuters kirjutab, et keskkaitsja lükkas Sevillaga ühe aasta pikkuse lepingu sõlmimiseks tagasi Saudi Araabia klubi Al-Ittihadi tulusa pakkumise.

Hispaania rekordinternatsionaal esindas koondist aastatel 2005-21 180 mängus ja lõi neis 23 väravat.