Консантин Сергеев родился 25 июля 1931 года в деревне Майково, Тверской области. Появился на свет в крестьянской семье. Отец погиб на фронте, воспитывался матерью Александрой Григорьевной. Учился в тяжелых условиях, в деревне Майково не было средней школы. Приходилось отправляться пешком за шесть километров в районный центр.
В 1950 году, окончив школу с серебряной медалью, поступил в Московский авиационный институт, однако его пришлось оставить и перевестись в Ленинградский горный институт, по причине весьма существенной – там стипендия на первом курсе была на сто рублей выше, выдавалась к тому же форменная одежда.
В 1956 году окончил нефтяной факультет Ленинградского горного института по специальности «Геология и разведка нефтяных и газовых месторождений».
В сентябре 1956 года он прибыл в город Оха Сахалинской области. Три года работал в полевой сейсмологической партии организации «Дальморнефтегеофизика». Весной 1959 года переехал на юг Сахалина, в поселок Новоалександровск в Сахалинский комплексный научно-исследовательский институт ДВНЦ АН СССР, в настоящее время Институт морской геологии и геофизики (ИМГиГ ДВО РАН). Прошёл путь от младшего научного сотрудника до директора. Доктор геолого-минералогических наук (1975), в 1979 году избран членом-корреспондентом АН СССР по отделению геологии, геофизики и геохимии (геология).
В 1977-2003 гг. - директор Института морской геологии и геофизики ДВО РАН. Ему удалось создать коллектив учёных, специализирующихся на исследовании различных геологических вопросов по структурам переходной зоны от океана к континенту, по строению дна окраинных морей и океанов.
Основные направления научной деятельности:
- исследования в области стратиграфии, магматизма и тектоники основных геологических систем Восточной Азии;
- решение проблем сочленения Евроазиатского континента с впадиной Тихого океана;
- разработки в области геомеханики, предложена теория хрупкого разрушения твердых сред и методы расчета формы тела оптимальной обтекаемости.
Ученым выполнен цикл работ, позволивших охарактеризовать строение, вещественный состав и эволюцию земной коры северо-западного сектора переходной зоны от Евразии к Тихому океану. Полученные научные данные были обобщены в геолого-геофизическом Атласе Курильской островной системы;
К. Ф. Сергеевым была создана научная школа геологии и геофизики и подготовлено 12 кандидатов и 3 доктора наук.
Награждён орденом Трудового Красного Знамени, орденом Почёта (1998). Министерством геологии Медалью за заслуги в разведке недр, дипломом с золотым значком оргкомитета XXVII Международного геологического конгресса, дипломом имени академика А.П. Карпинского, медалью имени академика В.В., в 2000 году ученым советом американского биографического института Константин Сергеев удостоен титула "Выдающийся человек двадцатого века", тем же представительным органом дважды избирался «Человеком года» в области науки.
Медаль «Кто есть кто» – своего рода научный «Оскар», присуждена ему Кембриджским интернациональным центром всемирной славы. Британским биографическим центром в Кембридже присвоен титул "Человек-легенда", за фундаментальный научный вклад в механику и геологию. Также присвоены звания «Почётный ветеран Дальневосточного отделения РАН (1978)», «Почётный гражданин Сахалинской области». Член Президиума ДВО РАН. Являлся членом и председателем Сахалинского центра Международной академии минеральных ресурсов.
Константин Федорович Сергеев скончался 29 апреля 2010 года в городе Южно-Сахалинск.
С именем Константина Сергеева связана целая эпоха научного развития геологических и геофизических исследований на территориях и акваториях Дальнего Востока.