Affären är för resten av den nuvarande säsongen, med tanke på en långsiktig förlängning för båda spelarna.
Hardaker, 24, har gjort 67 försök i 155 matcher för Leeds och fick namnet Man of Steel 2015, men han begärde en flytt till NRL tidigare i juni.
Segeyaro, 25, har bara spelat i fyra ligamatcher den här säsongen.
Papua Nya Guinea-födde spelaren vann utmärkelsen Dally M Hooker of the Year 2014, efter att ha gjort 10 försök i 25 matcher.
"Zak går med ut bästa lyckönskningar och jag är glad för honom att han har kunnat uppfylla sin ambition att spela i NRL," Leeds huvudtränare Brian McDermott sade.
"När Zak kom till oss för att begära ett drag, var det alltid viktigt att vi kunde stärka vår grupp.
"I James Segeyaro har vi en fantastisk möjlighet att få in en högt värderad spelare."
Leeds och England fullback Zak Hardaker har anslutit sig till NRL sida Penrith Panthers med omedelbar verkan i en bytesaffär för fnask James Segeyaro.