Karine Sergerie a concouru aux Jeux de Londres 2012, ses deuxièmes Jeux olympiques consécutifs et a terminé au top 8 dans la catégorie des 67 kg en taekwondo.Lors de sa première participation aux Jeux olympiques à Beijing en 2008, Sergerie a décroché la médaille d’argent, inscrivant le meilleur résultat du Canada en taekwondo dans l’histoire des Jeux olympiques.
En 2011, lors des Championnats du monde de taekwondo à Gyeongju en Corée du Sud, Sergerie a remporté le bronze de la catégorie des poids légers.
En 2007, elle est devenue la première athlète canadienne à remporter un championnat du monde de taekwondo. Elle a décroché sa médaille d’or dans la catégorie des 63 kg. Sa première médaille d’or en championnat du monde coïncide avec sa médaille d’or aux Jeux panaméricains de 2007 à Rio de Janeiro.
Sergerie est médaillée d’argent des Championnats du monde de Garmisch en 2003 et médaillée de bronze des Championnats du monde de Madrid en 2005.