Родился 5 марта 1921 года в Москве. Отец, революционер Фёдор Андреевич Сергеев, известный под подпольной кличкой «Артём», был основателем Донецко-Криворожской республики, погиб 21 июля 1921 года в катастрофе железнодорожного аэровагона. Мать — Елизавета Львовна, после смерти мужа была главврачом созданного ею противотуберкулёзного санатория близ Нальчика, председателем облздрава Кабардино-Балкарии, заместителем директора авиационного завода, директором текстильной фабрики, начальником медицинского управления госпиталей. Артем рос и воспитывался в семье Сталина наравне с другими детьми, был близким другом его сына Василия.
Был женат на дочери Генерального секретаря Испанской компартии Дол?рес Иб?ррури, Амайе Руис-Иб?ррури (Amaya Ruiz Ib?rruri), с которой впоследствии разошёлся. В настоящее время (2011) Амайя Руис-Иб?ррури, а также их дочь Дол?рес Сергеева, живут в Иcпании.
В 1938 году, после окончания 10 классов 2-й Московской специальной Артиллерийской школы, начал службу в Красной Армии. Был рядовым, младшим командиром (сержантом), старшиной. Поступил во 2-е Ленинградское артиллерийское училище и окончил его в 1940 году лейтенантом.
Впервые участвовал в боевых действиях 26 июня 1941 года в качестве командира взвода 152-миллиметровых гаубиц «М-10» образца 1938 года. Летом того же года попал в немецкий плен, откуда бежал из-под расстрела. После этого находился в партизанском отряде. После перехода линии фронта был направлен в действующую армию. 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 лечил сам А. Н. Бакулев. Войну закончил 12 мая 1945 года командиром артиллерийской бригады, подполковником и кавалером семи орденов и шести медалей.
После войны служил командиром полка, который дислоцировался в Венгрии. В августе 1945 года был командирован в Москву в Артиллерийскую академию, где испытал недоверчивое отношение. Как позднее выяснилось, быть построже попросил преподавателей академии сам Сталин. Завершив учёбу в 1951 году, год командовал 34-й пушечной артиллерийской бригадой Прикарпатского военного округа. Затем поступил в Военную академию имени К. Е. Ворошилова, которую окончил в 1954 году.
После окончания академии служил на командных должностях. Начальник штаба и заместитель командира 10-го и 178-го корпусов особого назначения (1956—1960), командир 9-й дивизии ПВО (1960—1965), заместитель командующего 1-й армии ПВО, заместитель генерала-инспектора по ПВО организации Варшавского договора.
В отставку вышел в 1981 году в звании генерал-майора артиллерии.
Умер 15 января 2008 года.
В 2006 году опубликовал сборник рассказов-воспоминаний о войне «Рассказы артиллериста». Также в 2006 году в соавторстве с Екатериной Глушик опубликовал книгу «Беседы о Сталине», книга вышла в издательстве «Крымский мост», ISBN 5-89747-067-7. Стал членом Союза писателей России.
Был членом землячества Донбассовцев в Москве.