В 1977 г. Юрий Валентинович окончил Московскую медицинскую академию им. И. М. Сеченова, затем — клиническую ординатуру при кафедре кожных и венерических болезней. С 1979 г. Ю. В. Сергеев плодотворно работает в системе кремлевской медицины в должности заведующего дерматологическим отделением крупнейшей поликлиники Медицинского центра УД Президента РФ. С 1995 г. он одновременно возглавляет Институт аллергологии и клинической иммунологии.
В 1982 г. Ю. В. Сергеев успешно защитил кандидатскую, в 1990 г. — докторскую диссертацию.
Перу Ю. В. Сергеева принадлежит более 150 научных работ, в том числе 5 монографий. Он соавтор 6 руководств по кожным и венерическим болезням, а также ряда методических рекомендаций, брошюр и изобретений.
В докторской диссертации он предложил оригинальную концепцию гетерогенности иммунных нарушений при атопическом дерматите, выделил клинико-иммунологические варианты течения заболевания и разработал оригинальные подходы к иммунокорригирующей терапии и профилактике этого заболевания. Впервые показал роль и влияние физико-химических свойств иммунных комплексов, криоглобулинов и анафилатоксинов на клиническое течение заболевания. Совместно с Н. С. Потекаевым он констатировал возможность развития доброкачественной лимфоплазии у больных чесоткой, так называемой постскабиозной лимфоплазии кожи.
Юрий Валентинович внес коррективы в иммуноморфологические и гистохимические характеристики лимфопролиферативных заболеваний кожи. Впервые в мировой литературе описал случай онихомикоза, вызванного A. ustus. Первым в нашей стране описал случай синдрома гипериммуноглобулинемии .
Несомненный интерес и практическое значение представляют разработанные им методы лечения грибковых заболеваний, а также псевдолимфом и розацеа. Ю. В. Сергеев особое внимание уделяет аллергическим и иммунозависимым заболеваниям, а также грибковым и опухолевым заболеваниям кожи.
Помимо лечебной, научной, организационной и педагогической деятельности проф. Ю. В. Сергеев ведет большую общественную работу. Он является президентом общероссийской общественной организации "Национальная академия микологии", членом правления Российского общества иммунологов, заместителем главного редактора междуна родного журнала "Иммунопатология, аллергология, инфектология", членом редакционного совета журнала "Российский журнал кожных и венерических болезней", членом диссертационного Совета ЦНИКВИ Минздрава Российской Федерации по защите докторских диссертаций. В 2000 г. он избран академиком Российской академии естественных наук (РАЕН).
Ю. В. Сергеев награжден медалями и почетными знаками, в том числе медалью "За заслуги в деле возрождения науки и экономики России". В 1998 г. ему было присвоено звание "Заслуженный врач Российской Федерации".