Родилась 10 февраля 1983 года в городе Челябинск. Еще с детства Алина увлекалась творчеством: пела, танцевала, играла на музыкальных инструментах. Училась в физико-математическом классе, но всегда связывала свое будущее только с театром. Поэтому после окончания общеобразовательной школы Сергеева отправилась покорять Москву и успешно поступила в РАТИ на курс Геннадия Хазанова. В 2004 году, получив диплом, устроилась в Центр режиссуры и драматургии А. Казанцева. Начинающая актриса выступала на сцене Театра на Малой Бронной, Независимого театрального проекта, Театра им. Антона Чехова, была задействована в таких спектаклях, как «Три сестры» (роль Корделии, по пьесам Уильяма Шекспира «Бесплодные усилия любви» и «Король лир»), «Ужин с дураком» (Марлен), «Пойдем, нас ждет машина…» (девушка Юлия), «Горячее сердце» (дочь купца Параша, по комедии Островского), «Смерть Тарелкина» (кухарка Мавруша).
Теледебют Сергеевой – фильм «Слушая тишину» (2006), съемки которого проходили в Москве, Узбекистане и Лондоне. Алина исполнила главную роль Насти Беляевой, скромной девушки из узбекской провинции, которая работает кассиром на железнодорожной станции, а в свободное время сочиняет музыку. Эта лента принесла актрисе известность у телезрителей и режиссеров. Кинокритики отметили ее талантливую игру премиями на фестивалях «Окно в Европу» и «Открытие». В 2008 году Алина сыграла учительницу Риту Лесину в киноленте «Квартирантка» и Женю, дочь конструктора Лобутинского, в многосерийном фильме под названием «Оружие». В 2009-м актриса воплотила Полину Репину, жену Клима Державина, в картине «Дольше века», а также появилась в образе Алеси Микулич в киноленте «Снайпер: Оружие возмездия», посвященной Великой Отечественной войне. Годом позже Сергееву пригласили на роль Джаны в военную драму «Покушение». В 2011 году на экраны телевизоров вышли такие киноленты с участием Алины, как «Вместе» и «Все к лучшему» (Евгения Семина).
Среди последних работ Сергеевой – картины «Обучаю игре на гитаре» (2012), «Пять лет и один день» (2012).
