Родился в г. Москва.
С октября 1943 г. участвует в боевых действиях Великой Отечественной войны (1941-1945), Герой Советского Союза (Указ Президиума ВС СССР от 29 июня 1945).
После Великой Отечественной войны (1941-1945) служил в ВВС СССР.
В 1947-1953 гг. проходил обучение в Военно-воздушной инженерной академии им. Н. Е. Жуковского и работал лётчиком-испытателем в НИИ ВВС.
С 1963 г. — командир учебной части Центра подготовки космонавтов.
Погиб при невыясненных обстоятельствах во время испытательного полета с Ю. А. Гагариным.
23 сентября 1968 г. в память о Серёгине названа улица в Промышленном районе (ныне Сеймский округ) г. Курска.
Улицы Серёгина есть в г. Москва и в г. Донецк ( Украина).