Родился 5 марта 1921 года в Москве. Отец — Сергеев Федор Андреевич (1883—1921), профессиональный революционер, видный партийный и государственный деятель (имел партийный псевдоним Артем), член РСДРП с 1902 года. После Великой Октябрьской социалистической революции избирался в Центральный Комитет партии, возглавлял Донецко-Криворожскую Советскую Республику, Донецкий губисполком, Московскую партийную организацию, Топливный комитет при Совете Народных Комиссаров, Всероссийский Союз горнорабочих, организовывал Всемирный Союз горнорабочих. Трагически погиб при крушении поезда. Похоронен в Москве на Красной площади у Кремлевской стены. Мать — Сергеева Елизавета Львовна (1896—1983), окончила медицинский факультет Московского университета, работала на партийной и военной работе, была директором санатория в Кабардино-Балкарии, потом заместителем директора авиамоторного завода № 24, начальником медицинского управления госпиталей ВЦСПС. Супруга — Сергеева Елена Юрьевна (1930 г. рожд.), окончила 1-й Московский медицинский институт, работала нейрохирургом. Дети: Сергеев Федор Артемович (1953 г. рожд.), Сергеев Рубен Артемович (1956 г. рожд.), Сергеева Лола Артемовна (1960 г. рожд.).

В 1938 году Артем Сергеев окончил десятилетку — 2-ю московскую артиллерийскую специальную школу и добровольно вступил в ряды Красной Армии. С мая по сентябрь 1938 года служил красноармейцем в артиллерийских частях. С октября 1938 по сентябрь 1940 года — курсант, младший командир (сержант), старшина батареи 2-го Ленинградского артиллерийского училища (бывшего Михайловского).

В 1940 году вступил в партию и в октябре того же года в звании лейтенанта был назначен командиром взвода 13-го артиллерийского полка 1-й стрелковой дивизии.

С началом Великой Отечественной войны командовал артиллерийской батареей на Западном фронте, затем стал командиром стрелковой роты в 175-м стрелковом полку той же 1-й мотострелковой дивизии. После тяжелых боев рота, прикрывая отход своих войск, попала в окружение. Продвигаясь небольшими группами к линии фронта, занимались диверсиями в тылу врага, уничтожая живую силу противника.

В районе белорусского города Горки, в деревне Кривцы, Артем Сергеев попал в плен. Содержался в трех временных концентрационных лагерях и тюрьме города Орши. 23 июля 1941 года совершил побег.

Собрав группу офицеров и солдат, выходивших из окружения, он организовал партизанский отряд. В первое время они совершали в основном мелкие диверсии: уничтожали линии связи, одиночных вражеских солдат и офицеров, отдельные машины и мотоциклистов. Через некоторое время в лесу встретили отряд старого чекиста Алексея Флегонтова, который принял Сергеева и его товарищей в качестве оперативно-разведывательной группы.

В октябре 1941 года, во время тяжелых партизанских боев Артем Сергеев был ранен. Вместе с пятью товарищами (все они были ранены) он пробрался через линию фронта и вышел к своим. После излечения в госпитале в декабре 1941 года вернулся в свой 13-й артполк, ставший 35-м гвардейским. Принял батарею, потом дивизион. 18 февраля под Юхновом был снова ранен, после госпиталя вернулся в полк, но в июне 1942 года — новое ранение.

После госпиталя А. Сергеев получил назначение начальником штаба 226-го (211-го гвардейского) артиллерийского полка 62-й армии Сталинградского и Донского фронтов, затем 68-й армии Северо-Западного и Западного фронтов. С мая по ноябрь 1943 года он командовал этим полком.

С декабря 1943 по апрель 1944 года А. Сергеев — командир 554-го артполка 63-й, затем 3-й армии Белорусского фронта. В апреле был снова ранен. С июля 1944 года — командир 156-го гвардейского артполка 77-й гвардейской стрелковой дивизии 69-й армии 1-го Белорусского фронта. В октябре 1944 года назначен командиром 176-й гаубичной бригады 4-го артиллерийского корпуса прорыва. Участвовал в боях в Прибалтике, Восточной Пруссии, Силезии, Саксонии, Чехословакии. Закончил войну кавалером восьми боевых орденов.

После Победы остался на военной службе. В 1951 году окончил Военную артиллерийскую академию. В 1951—1952 годах командовал 34-й пушечной артиллерийской бригадой Прикарпатского военного округа, а в 1952—1954 годах учился в Военной академии Генерального штаба. Затем служил на различных командных и штабных должностях: начальник штаба и заместитель командира 10-го и 178-го корпусов особого назначения (1956—1960), командир 9-й дивизии ПВО (1960—1965). С 1966 по 1981 год проходил службу в Центральном аппарате главного управления войск ПВО СССР. В 1981 году уволился в запас в звании генерал-майора артиллерии.

Ратный путь А.Ф. Сергеева отмечен тремя орденами Красного Знамени (1942, 1944, 1945), орденами Жукова (1996), Александра Невского (1943), тремя орденами Отечественной войны I степени (1943, 1944, 1995), двумя орденами Красной Звезды (1943), орденом Мужества (Украина), многими медалями, в том числе «За боевые заслуги», «За оборону Москвы», «За оборону Сталинграда», «За освобождение Варшавы», «За освобождение Праги», «За взятие Кенигсберга». Почетный гражданин городов: Артемовск (Донецкая область), Артем (Приморский край), Фатеж (Курская область), Борисов и Рогачев (Республика Беларусь), Ротибуж (Польша), награжден знаком «Шахтерская слава» трех степеней, удостоен звания Почетный работник угольной промышленности.

В настоящее время активно занимается общественной деятельностью. Является секретарем клуба кавалеров ордена Жукова, членом правления «Землячества донбассовцев», членом бюро комиссии по делам молодежи Российского комитета ветеранов войны.

В свободное время работает над мемуарами. Любит работать на земле, мастерить по дому.

Живет в Москве.