Артиллеристы оказались в окружении. В этой непредвиденной, трудной обстановке Сергеев не растерялся. Он немедленно развернул батарею в боевой порядок и приказал открыть огонь. Орудийные расчеты стали бить по атакующему батальону немецкой пехоты с четырьмя танкетками. Фашисты не выдержали дружного сопротивления и залегли, а оставшиеся танкетки отошли в лес. Наступила короткая передышка. Сергеев использовал ее для того, чтобы укрепить оборону. Гитлеровцы, увидев, что перед ними всего лишь одна батарея, вновь бросились в атаку.

И снова потерпели неудачу, потеряв еще две танкетки и более взвода солдат. Три часа длился этот неравный поединок. За это время артиллеристы отразили восемь атак противника. Они защищались до последней возможности. На поле боя осталось свыше 300 вражеских трупов. Давно уже кончились снаряды, на исходе были патроны и ручные гранаты, и Сергеев решил прорваться к своим. По его приказу наводчики вынули из замков и спрятали в надежных местах ударные механизмы орудий. Когда фашисты снова устремились на батарею, Сергеев поднял людей в контратаку. В рукопашной схватке артиллеристы уничтожили десятки фашистов. Командир батареи показывал пример мужества. В этом бою он лично убил 26 немецких солдат и офицеров. Гитлеровцы не выдержали и побежали. В этот момент на выручку героической батарее пришло подкрепление.

Звание Героя Советского Союза присвоено 10 апреля 1945 года за стойкость и мужество, проявленные во время боя в окружении, в ходе которого батарея под его командованием уничтожила 4 танкетки и 300 солдат и офицеров противника.

Весной 1945 года Сергеев принимал участие в боях за освобождение Остравы - стального сердца Чехословакии. 28 апреля на своем наблюдательном пункте он был смертельно ранен. С воинскими почестями герой-артиллерист похоронен в братской могиле в польском городе Ратибор (Рацибуж).

На фасаде здания Балаковского медицинского колледжа в его честь установлена мемориальная доска