Semerenko nahm an den Olympischen Winterspielen 2010 teil. Ihr bestes Resultat war der 13. Platz im Einzel. Mit der Staffel belegte sie Rang 6. Bei den Weltmeisterschaften 2013 in Nové Město gewann sie die Bronzemedaille im Einzelwettbewerb und holte zudem Silber mit der ukrainischen Staffel. Bei den Olympischen Spielen 2014 in Sotschi gewann sie mit der Staffel die Goldmedaille. Bei Europameisterschaften ist sie seit 2015 erfolgreichste Teilnehmerin mit sechs Titeln und zehn gewonnenen Medaillen insgesamt. In der geschlechtsbereinigten Bestenliste liegt sie auf dem dritten Rang.