2004 wurde Sednjew auch erstmals im Biathlon-Weltcup eingesetzt und wurde 67. im 10-km-Sprint von Ruhpolding. In den folgenden Jahren wechselte der Ukrainer zwischen Welt- und Europacup hin und her. Erst 2007 gelang es ihm, sich etwas zu stabilisieren. Er konnte in Antholz erstmals bei einer Biathlon-Weltmeisterschaft teilnehmen und wurde dort 42. im 20-km-Einzelrennen. Es dauerte jedoch noch bis zum ersten Rennen des &lt;a href="Biathlon-Weltcup%202007/2008"&gt;Biathlon-Weltcups 2007/08&lt;/a&gt;, als er als 26. im Einzel von Kontiolahti seine ersten Weltcuppunkte gewinnen konnte. Im Dezember 2007 in Pokljuka stand er mit dem dritten Platz im Einzelrennen erstmals auf dem Siegerpodest. In der &lt;a href="Biathlon-Weltcup%202009/2010"&gt;Saison 2009/2010&lt;/a&gt; gelang Serhij Sednjew in Antholz, erneut in einem Einzel, sein erster Sieg im Weltcup vor allem aufgrund seiner fehlerfreien Schießleistung. Sednjew nahm an den Olympischen Winterspielen 2010 teil. Sein bestes Resultat war der zehnte Platz in der Verfolgung. Mit der Staffel belegte er Rang acht. Auch in der Folgesaison blieb Sednjew erfolgreich, in Pokljuka lief er als Dritter des Einzelrennens wieder aufs Podest.