Serhei Petrenko, född den 8 december 1956 i Chmelnytskyj, Ukrainska SSR, Sovjetunionen, är en sovjetisk kanotist.
Han tog OS-guld i C-2 1000 meter[1] och OS-guld i C-2 500 meter[2] i samband med de olympiska kanottävlingarna 1976 i Montréal.