С 1941 года призван в ряды РККА и после прохождения кратковременных курсов в Подольском артиллерийском училище в звании лейтенанта участвовал в Великой Отечественной войне. В качестве командира взвода и в последующем — командира дивизиона истребительно-противотанковой артиллерии Ю. И. Семенюк принимал участие в Сталинградской битве, в 1943 году участвовал в Курской стратегической операции, с 1944 года в — Корсунь-Шевченковской опрации и Ясско-Кишиневской операции. Освобождал такие страны как Бессарабия, Румыния, Венгрия и Чехословакия, в которой для него война и закончилась. В 1946 году был демобилизован из рядов Красной армии.