Aux Championnats d'Europe de 2012 à Helsinki, Serhiy Smelyk termine à la cinquième place sur 100 mètres en 10 s 34. En demi-finales, il réalise 10 s 28, record personnel. Il prend également part aux séries du 200 mètres, mais est disqualifié pour faux départ[1].
À Kazan en , il remporte en 38 s 56, avec Ruslan Perestyuk, Ihor Bodrov et Vitaliy Korzh, le titre du relais 4 × 100 m lors de l'Universiade d'été et porte son record sur 100 m à 10 s 21.
Il porte son record sur 200 m à 20 s 42 sans parvenir à se qualifier pour la finale des Championnats du monde 2013 à Moscou.
Il bat son record en 20 s 30 pour remporter la médaille de bronze du 200 m lors des Championnats d'Europe 2014 à Zurich.
Le , il profite des conditions d'altitude d'Erzurum pour porter son record sur 100 m à 10 s 10, ce qui le qualifie pour les Jeux olympiques à Rio. Une semaine plus tard, il est sacré champion d'Ukraine du 200 m en 20 s 40[2].
Le , il remporte le 200 m des Championnats d'Europe par équipes Super Ligue, à Villeneuve-d'Ascq, en 20 s 53, meilleur temps de la saison.
Avec l’équipe d’Ukraine, il remporte la médaille d’or par équipes lors de la finale des Jeux européens de 2019, en remportant l’épreuve individuelle du 100 m en 10 s 44, et en ayant obtenu 10 s 35, son meilleur temps de la saison en demi-finale.
