Сергеев Александр Тимофеевич родился 30 августа 1916 года в деревне Шиланка (ныне Рыбно-Слободский район Республики Татарстан) в семье крестьянина. По национальности — русский. Окончил ветеринарный техникум в городе Чистополе. Работал в животноводческом совхозе.
В 1944 году, после окончания Новочеркасского кавалерийского училища, дислоцировавшегося в Подольске, был назначен командиром сабельного взвода, впоследствии эскадрона. Как командир эскадрона 9-го гвардейского кавалерийского полка 3-й гвардейской кавалерийской дивизии2-го гвардейского кавалерийского корпуса 1-го Белорусского фронта, Александр Тимофеевич Сергеев отличился в бою за город Фюрстенвальде (южнее Берлина). 23 апреля 1945 года с эскадроном он форсировал Шпрее, Шпрее-канал и занял плацдарм, чем обеспечил выход остальных подразделений на автостраду Франкфурт-Берлин. Сергеев отразил 8 контратак гитлеровцев, захватил 5 складов с боеприпасами и военным имуществом.
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 31 мая 1945 года за образцовое выполнение боевых заданий командования на фронте борьбы с немецко-фашистскими захватчиками и проявленные при этом мужество и героизм гвардии капитану Сергееву Александру Тимофеевичу присвоено звание Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали «Золотая Звезда» (№ 6835).
В 1946 году Сергеев ушёл в запас в звании капитана. Жил в городе Подольске Московской области. Умер 10 июля 1979 года и похоронен на Аллее Героев Подольского городского кладбища.
