Участник обороны Сталинграда, битвы за Днепр, боёв в Восточной Пруссии, Венгрии, Германии. В общей сложности имел 24 ранения, в том числе два тяжёлых. После первого ранения, удара штыком в живот, Сергеев лечился у знаменитого хирурга А. В. Вишневского, а позднее оторванную раздробленную кисть ему лечил сам А. Н. Бакулев. Войну закончил 12 мая 1945 года заместителем командира 140-й армейской пушечной артиллерийской бригады, подполковником и кавалером нескольких орденов и шести медалей.