Hij werd in jan. 844 tot paus gekozen. Tegelijkertijd met zijn verkiezing probeerde een Johannes zichzelf met geweld tot paus te maken. Sergius was de eerste paus die bij zijn verkiezing zeker was van de steun van de Romeinse adel. Tijdens zijn pontificaat begon voor de eerste maal de simonie verontrustende afmetingen aan te nemen. Het kwam zelfs tot het verkopen van bisdommen. Sergius maakte zijn onwaardige broer tot bisschop en daarmee tot de eerste eigenlijke nepoot. In 846 landden de Saracenen in Ostia en plunderden gedeelten van Rome, waaronder de St. Paulusbasiliek en de St. Pieterskerk.