Vào mùa giải 2005-06, Busquets gia nhập đội trẻ FC Barcelona, ghi 7 bàn trong 26 trận cho Juvenil A ở mùa giải 2006-07. 2 năm sau, anh được đưa lên đội B do Josep Guardiola huấn luyện điều này giúp đội bóng lên chơi ở giải hạng 3, và anh có 1 bàn trong 31 trận ra sân. Cũng trong mùa giải này, anh có trận đầu tiên chơi cho đội 1 khi vào sân từ ghế dự bị ở cúp Catalonia.

Vào ngày 13 tháng 9 năm 2008, Busquets có trận đấu đầu tiên ở giải đấu cao nhất, thi đấu đủ 90 phút trong trận gặp Racing de Santander. Trong trận đấu ở cúp C1 gặp FC Basel vào ngày 22 tháng 10 năm 2008, anh ghi bàn đầu tiên cho đội bóng trong trận thắng 5-0. Vào ngày 22 tháng 12, Busquets ký bản hợp đồng có thời hạn đến năm 2013, với giá trị phá vỡ hợp đồng là 80 triệu euro.

Vào ngày 7 tháng 3 năm 2009, Busquets ghi bàn đầu tiên ở La Liga trong trận thắng 2-0 trước Athletic Bilbao. Vào ngày 27 tháng 5, Busquets được ra sân ở trận chung kết cúp C1 gặp Manchester United. Với chức vô địch này, Carles và Sergio Busquets trở thành cặp cha con thứ 3 vô địch cúp châu Âu.

Anh thi đấu tiến bộ không ngừng và hiện nay, là trụ cột ở tuyến giữa FC Barcelona. Anh đã góp phần không nhỏ vào 2 danh hiệu vô địch La Liga liên tiếp: 2009-10, 2010-11.