Народився 11 січня 1990 року у Ковелі. Закінчив школу №10. Спочатку навчався у Здолбунівському професійному ліцеї залізничного транспорту, який закінчив з відзнакою, а потім – заочно у Державному економіко-технологічному університеті транспорту.

10 років відпрацював на залізниці у Ковелі. Був провідником у потягах дальнього сполучення. Колеги поважали його за людяність, професіоналізм, патріотизм.

У 2014 р. добровільно пішов захищати країну, брав участь у бойових діях у зоні проведення АТО.

У 2021 одружився. Згодом у подружжя народилися двоє синів.

Цього ж року змінив свою професійну діяльність, розпочав службу у відділі патрульної поліції у м. Ковель.

Він був вірним другом, турботливим чоловіком і батьком. Любив природу, захоплювався футболом.

Після повномасштабного вторгнення опанував фах оператора дронів. Коли в підрозділі запропонували поїхати на передову, відразу погодився. 20 квітня 2025 р. у складі зведеної стрілецької бригади «Хижак» Департаменту патрульної поліції відправився на Донеччину.

2 травня 2025 року сержант поліції роти з обслуговування міста Ковель Управління патрульної поліції у Волинській області ДПП Дмитро Сергієнко загинув в м. Лиман Краматорського району Донецької області.

Похований на Алеї Героїв Ковельського міського кладовища.

За мужність і героїзм, виявлені у захисті незалежності та територіальної цілісності України, самовіддане виконання військового обов’язку Сергієнку Дмитру Володимировичу присвоєно звання «Почесний громадянин міста Ковеля» (посмертно) (рішення Ковельської міської ради від 24 липня 2025 року № 66/2).