Estudió en la Escuela de Hostelería y Restauración de Barcelona. Durante su época de estudiante, Sergi empezó a trabajar en pequeños restaurantes del barrio de Gracia, en la Ciudad Condal, hasta que se incorpora al Traitteur Bernia donde entra en contacto con la nouvelle coussine. En 1989 comienza a trabajar en el L'Aram de Barcelona, época en la que creó "Joves Amants de la cuina" (Jóvenes amantes de la cocina), formado por un grupo de artistas que promovía la modernización de la cocina. En 1992 pasó una breve temporada en el restaurante del Hotel Juan Carlos I de Barcelona, y dos años después se incorporó a Talaia Mar, restaurante de Ferran Adrià. Más tarde pasó a trabajar en elBulli hasta 1997, cuando se traslada a Madrid para ponerse al frente del restaurante La Broche. Un año después, el restaurante recibe una estrella Michelin. En el año 2000 el restaurante se trasladó a los bajos del Hotel Miguel Ángel en Madrid. Ese mismo año, La Broche consigue la segunda estrella Michelin, que se mantiene hasta 2007, tras la marcha de Arola. 

A partir de entonces, Arola expande sus apuestas gastronómicas abriendo en 2007 el Vi-cool en Rosas (Girona) y que en 2011 abrió sus puertas en Madrid.

En 2008, Arola inauguró en Madrid el restaurante Sergi Arola Gastro. Un año después de su apertura, consiguió dos estrellas Michelin y desde 2011 contaba con tres soles de la Guía Repsol. Actualmente, el restaurante se encuentra cerrado permanentemente.