Народився 13 травня 1930 р. в с. Дідковичі Коростенського району Житомирської області.У 1953 р. закінчив ветеринарний факультет Львівського зооветеринарного інституту за спеціальністю ветеринарія. Після закінчення ін­ституту з 1953 по 1959 р. працював у Винниківському районі Львівської області на посадах завідувача Винниківською центральною зооветдільницею, старшого ветлікаря МТС, головного ветлікаря району; у 1959 р. був завідувачем Львівської міської ветеринарної лікарні.У 1960 р. призначений головним ветлікарем Новояричівського району Львівської області, а у 1961 р. — директором Львівської обласної ветеринарно-бактеріологічної лабораторії. У 1962 р. — начальник ветеринарного відділу, у 1963—1970 рр. — заступник начальника обласного управління виробництва і заготівлі сільськогосподарських продуктів. Упродовж 1970—1974 рр. — завідувач сільськогосподарського відділу Львівського обкому Компартії України; з 1974 по 1984 р. — перший за­ступник голови Львівського облвиконкому.У 1984—1992 рр. — завідувач Західно-Української зональної наукової контрольної лабораторії, директор Українського філіалу Всесоюзного державного науково-дослідного контрольного інституту ветеринар­них препаратів. У 1992—1993 рр. — директор Державного науково-дослідного контрольного інституту ветеринарних препаратів та кормо­вих добавок. З 1993 р. і донині працює в інституті на посаді головного наукового співробітника.У 1960 р. вступив до заочної аспірантури при Науково-дослідному інституті землеробства і тваринництва західного регіону України.У 1965 р. у Львівському зооветеринарному інституті захистив дисертацію кандидата ветеринарних наук на тему: «Некоторые вопросы повышения оплодотворяемости коров и телок черно-пестрого скота Львовской области», а в 1983 р. у Всесоюзному науково-дослідному інституті незаразних хвороб сільськогосподарських тварин (м. Воронеж) — докторську дисертацію на тему: «Интенсификация воспроизводства крупного рогатого скота».Учене звання професора присвоєно в 1991 р.Наукова діяльність О. І. Сергієнка стосується розробки і впровадження у виробництво нових методів біотехнології і відтворення вели­кої рогатої худоби.Ним проведено багаторічні детальні клінічні, фізіологічні, біохіміч­ні, гормональні дослідження корів і телиць при повноцінних і непов­ноцінних статевих циклах, вивчено ефективність штучного осіменіння корів і телиць залежно від методів, кратності введення сперми.На основі вивчення гормонів — гонадостимуляторів у сироватці крові жеребних кобил визначено оптимальний час отримання крові кобил для виробництва удосконаленої СЖК і більш ефективного пре­парату «Гравогормон». Розроблено теоретичні основи акушерсько-гінекологічної диспансеризації молочного поголів'я великої рогатої худоби та поточно-цехову систему відтворення стада як складника потоково-цехової системи виробництва молока. Значний обсяг робіт проведено із удосконалення методу трансплантації ембріонів у вели­кої рогатої худоби, нових методів контролю препаратів сироватки, зо­крема ФССД та сироватки крові північних оленів при культивуванні ембріонів великої рогатої худоби.Ним уперше модифіковано та адаптовано методи дослідження ранньої діагностики тільності корів радіоімунним та імуноферментним методами. Він є автором цілої низки фармакологічних препаратів для лікування ендометритів, маститів і санації сперми бугаїв.О.І. Сергієнко є членом спеціалізованої вченої ради із захисту дисертацій у Львівському національному університеті ветеринарної медицини та біотехнологій ім. С.З. Гжицького. Опублікував понад 230 наукових праць, у тому числі 5 монографій, 15 авторських свідоцтв та 6 патентів. Підготував 5 кандидатів наук.Обраний почесним членом НААН у 2010 р.Нагороджений трьома орденами Трудового Червоного Прапора (1971, 1972, 1976), орденом «Знак Пошани» (1966), Почесною Грамо­тою Президії Верховної Ради України (1980), заслужений діяч науки і техніки України (1990).