Народився 27 квітня 1955 в Миколаївці Покровського району Дніпропетровської області.
У 1981 році закінчив Дніпровський державний університет за спеціальністю «радіофізик, інженер-електронник».
Після закінчення навчання пішов працювати на Дніпропетровський машинобудівний завод наладчиком радіоапаратури. Через рік, 1982 року пішов на підвищення і став заступником начальника цеху. 1983 року пішов з заводу і став працювати на овочевій базі електрослюсарем.
Із розпадом СРСР став заробляти торгівлею білоруськими шпалерами. 1995 року заснував завод з виробництва шпалер «Дніпромайн» (нині — «Вініл»), згодом німецькі партнери покинули роботу в компанії, залишивши її Сергієнкові. Тоді ж Леонід відкрив компанію «Ніктранс», що займалась перевезеннями. У парку Сергієнко понад 125 вантажівок Volvo і Mercedes.
1998–2002 — депутат Дніпровської міської ради.
23 серпня 2006 — 6 лютого 2008 — заступник Міністра транспорту та зв'язку України, 6 лютого — 10 вересня 2008 — заступник Міністра транспорту та зв'язку України — директор Державного департаменту автомобільного транспорту, 10 вересня 2008 — 1 липня 2009 — заступник Міністра транспорту та зв'язку України — директор Державної адміністрації автомобільного транспорту.
З 2002 року серйозно займається політикою. Нардеп 4-го скликання з 14 травня 2002 по 25 травня 2006 за виборчим округом № 27 Дніпропетровської області, самовисування. «За» 23.35 %, 10 суперників. На час виборів: директор УН АТЗТ II «Дніпромайн» (Дніпро), член Партії промисловців і підприємців України.
Під час роботи в ВРУ IV скликання мав 42 помічника, VII скликання — 17.
Член фракції «Єдина Україна» (травень — червень 2002), член фракції партій ППУ та «Трудова Україна» (червень 2002 — квітень 2004), член фракції політичної партії «Трудова Україна» (квітень — грудень 2004), позафракційний (грудень 2004 — лютий 2005), член фракції СПУ (з лютого 2005). Член Комітету з питань паливно-енергетичного комплексу, ядерної політики та ядерної безпеки (з червня 2002).
Березень 2006 — кандидат в нардепи України від Соцпартії, № 40 в списку. На час виборів: нардеп, член СПУ.
З 12 грудня 2012 до 27 листопада 2014 — нардеп VII скликання, № 46 у партійному списку «Батьківщини». На момент виборів був безпартійним і президентом ТОВ «Вініл». Заступник голови Комітету Верховної Ради з питань податкової та митної політики.
11 жовтня 2013 року разом із нардепом Андрієм Павелком Сергієнка виключили з фракції «Батьківщини», за систематичне невиконання рішень фракції щодо голосувань. З того часу — безпартійний.
Одружений, подружжя має одну доньку.
03.09.2014