В Красной Армии с октября 1934г.

Окончил военную авиационную школу.

К 1939г. служил в составе 150 смешанного авиаполка. Полк базировался в Монголии.

Со второй половины мая 1939г. участвовал в боевых действиях в районе р.Халхин-Гол.

Совершил 9 боевых вылетов.

Указом Президиума ВС СССР от 17 ноября 1939г. лейтенант Сергиенко был награжден медалью «За отвагу».

С 17 июня 1941г. полк начал подготовку к перебазированию из Забайкальского военного округа на запад страны.

С 09 июля из ночных эскадрилий трех авиаполков (32, 38, 150), входивших в состав 28 авиадивизии, начал формироваться 150 скоростной (ночной) бомбардировочный авиаполк. Командиром полка был назначен майор Полбин Иван Семенович.

К 16 июля 1941г. полк базировался на аэродроме г.Ржев, вошел в состав 46 авиадивизии. 

В тот же день звено 1 авиаэскадрильи (ведущий- командир звена старший лейтенант Павлюк Павел Никитич)  бомбило танки противника у с.Березнево в 65км. севернее Смоленска.

25 июля самолет Николай Михайлович не вылетел в район Невель по техническим причинам.

28 июля в воздушном бою самолет был подбит и загорелся. Ведя машину на свою территорию, Николай Михайлович получил ожоги.

В составе полка совершил 5 боевых вылетов.

29 июля доставлен в полевой эвакопункт ПЭП 9 полевого подвижного госпиталя ППГ 570 22 армии.

Переведен в госпитальный эвакопункт ГЭП-1 г.Торопец.

До 23 августа 1941г. находился на излечении в московском клиническом военном госпитале МКВН 393. Лежал в Московском коммунистическом военном госпитале.

С 15 сентября 1942г. Николай Михайлович в составе 804 бомбардировочного авиаполка. В полк прибыл вместе с летчиком лейтенантом Серединцевым Иваном Яковлевичем, также воевавшим в составе 150 скоростного бомбардировочного авиаполка.

Был командиром самолета-разведчика. 

Успешно выполнял задания по разведке войск противника, попутно проводя бомбардировку.

К началу 1943г. совершил 18 успешных боевых вылетов. 

Заместитель командира эскадрильи старший лейтенант Сергиенко был представлен к ордену Красного Знамени, приказом от 21 февраля 1943г. награжден орденом Красной Звезды.

18 июля капитан Сергиенко в период с 04-28 до 05-58 выполнил разведывательный вылет.

24 июля водил девятку Пе-2 на уничтожение войск и техники противника в районе севернее с.Казацкое (Воронежский фронт).

С августа 1943г. полк вел боевую работу на Степном фронте.

05 августа капитан Сергиенко водил девятку на бомбардировку аэродрома и железнодорожной станции Микояновка.

К концу июля 1943г. капитан Сергиенко выполнил 44 успешных боевых вылетов (16 из них- на разведку). Приказом от 29 июля 1943г. был награжден орденом Красного Знамени.

В феврале 1944г. полк был преобразован в 161 гвардейский бомбардировочный авиаполк.

Капитан Сергиенко был переведен в состав 162 гвардейского бомбардировочного авиаполка, той же, 8 гвардейской бомбардировочной авиадивизии.

К концу января 1945г. командир эскадрильи гвардии капитан Сергиенко совершил 76 успешных боевых вылетов (21 из них- на разведку).

Приказом от 08 марта 1945г. был награжден вторым орденом Красного Знамени.

Участвовал в Оппельнской операции, разгроме окруженных группировок противника в районах Бреслау и Берлина.

За годы войны совершил 116 успешных боевых вылетов. 

Был представлен к ордену Красного Знамени, приказом от 15 мая 1945г. награжден орденом Отечественной войны I степени.

Награжден медалями «За взятие Берлина», «За освобождение Праги», «За победу над Германией в Великой Отечественной войне 1941-1945 гг.».

За долголетнюю и безупречную службу награжден медалью «За боевые заслуги».

Гвардии подполковник Сергиенко был уволен в запас 25 июля 1953г.