Евгения Сегенюк родилась в Москве в семье музыкантов. Окончила с отличием дирижерско-хоровой факультет Российской академии музыки имени Гнесиных (1994), вокальный факультет РАМ (1996) и ассистентуру-стажировку вокального факультета (1998). С 1997 года – стажер, с 1999 года – солистка оперной труппы Большого театра. Лауреат премии Попечительского Совета Большого театра (2005). Лауреат Всероссийского конкурса «Лидер года» в номинации «Лучшая оперная певица» (2007). Обладатель Гран-при XVII Международного фестиваля-конкурса Musica Classica (2015).
В репертуаре певицы – Полина и Графиня, Ольга, Фёдор Басманов («Пиковая дама», «Евгений Онегин» и «Опричник» Чайковского), Ваня («Жизнь за царя» Глинки), Лель, Любаша («Снегурочка», «Царская невеста» Римского-Корсакова), Бланш, Клариче, Гадалка («Игрок», «Любовь к трем апельсинам», «Огненный ангел» Прокофьева), Фенена («Набукко» Верди), Вагнер («Дети Розенталя» Десятникова, мировая премьера), Балда («Сказка о попе и его работнике Балде» Александра Праведникова, мировая премьера), Снежная Королева («История Кая и Герды» Баневича), Епанчина («Идиот» Вайнберга), Сонетка («Катерина Измайлова» Шостаковича), партии в произведениях кантатно-ораториального жанра Россини, Перголези, Дворжака, Моцарта, Верди, Сальери, Бетховена, Малера, Чайковского, Вагнера. В частности, в 2003 году исполнила партию альта в симфонии-кантате «Песнь о земле» Малера (одноименный балет в постановке Королевского театра Ковент-Гарден, гастроли в Большом театре). Сыграла драматическую роль Катарите в балете «Тамаши» («Дух») на музыку группы KODО.
Специально для Евгении композитором Валерией Бесединой написана партия Екатерины Великой в опере «Самозванка» («Государыня»). Певица имеет также обширный камерный репертуар, постоянно выступает с сольными программами. В соавторстве с Ларисой Голушкиной написала и осуществила постановку пьесы «Николай Голованов. Сокровенное», в основу которой легли романсы Голованова в исполнении Евгении Сегенюк (2015). Участница проекта режиссера Олега Найденышева «Рок и Опера».
Исполнила партию Хозяйки замка в российской премьере оперы Сибелиуса «Дева в башне» и партию Кащеевны в опере «Кащей Бессмертный» Римского-Корсакова (оркестр Musica Viva, дирижер Олли Мустонен) на закрытии IV фестиваля «Опера Априори».
Сотрудничала с выдающимися дирижерами, в числе которых Евгений Светланов, Геннадий Рождественский, Марк Эрмлер, Гинтарас Ринкявичюс, Владимир Федосеев, Юрий Башмет, Валерий Полянский, Михал Клауза и другие; с известными режиссерами, такими как Борис Покровский, Франческа Дзамбелло, Петер Конвичный, Александр Титель, Эймунтас Някрошюс, Александр Сокуров, Лев Додин, Сергей Женовач, Римас Туминаc, Дмитрий Белянушкин, Питер Устинов, Валерий Фокин, Евгений Арье.
Неоднократно принимала участие в авторских концертах Тихона Хренникова и записях его произведений. Гастролирует по России и за рубежом – в Южной Корее, Италии, Гонконге, Польше, Словении, Великобритании, Финляндии, Латвии, Греции, Японии, Марокко, Иордании, Украине, Норвегии, Дании. Преподавала в РАМ имени Гнесиных.
