Штурман эскадрильи 75-го гвардейского штурмового авиационного полка и штурман того же полка 1-й гвардейской штурмовой авиационной дивизии 1-й воздушной армии 3-го Белорусского фронта, гвардии капитан.
Родился 25 марта 1923 года в городе Славянске (Донецкая область Украины) в семье служащего. Украинец. Член ВКП(б) с 1943 года. Окончил неполную среднюю школу.
В Красной Армии с 1940 года. В 1942 году окончил Ворошиловградскую военную авиационную школу пилотов и в том же году - Курсы усовершенствования командного состава.
На фронтах Великой Отечественной войны с марта 1943 года. Был командиром экипажа, звена, заместителем командира, командиром и штурманом эскадрильи 75-го гвардейского штурмавого авиаполка, начав боевую деятельность под Сталинградом, участвуя в боях на реке Миус, за освобождение Донбасса, Крыма, Украины, Белоруссии, в составе войск Южного, 4-го Украинского и 3-го Белорусского фронтов.
К октябрю 1944 года штурман эскадрильи 75-го гвардейского штурмового авиаполка (1-я гвардейская штурмовая авиадивизия, 1-я воздушная армия, 3-й Белорусский фронт) Н.И. Семейко совершил 144 боевых вылета, нанеся противнику значительный урон в живой силе и технике.
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 19 апреля 1945 года за мужество и героизм, проявленные в боях с немецко-фашистскими захватчиками, гвардии капитану Семейко Николаю Илларионовичу присвоено звание Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали "Золотая Звезда". Однако, не суждено было славному лётчику штурмовику прикрепить к груди высшие награды Родины… На следующий день, после подписания Указа о присвоении ему геройского звания он погиб в воздушном бою в Восточной Пруссии.
Ко времени своего последнего вылета штурман 75-го гвардейского штурмового авиаполка гвардии капитан Н.И. Семейко совершил ещё 83 успешных боевых вылетов на штурмовку вражеских войск. Всего за годы войны им совершено 227 боевых вылетов, в результате которых он лично уничтожил и повредил семь танков, 10 артиллерийских орудий, пять самолетов на вражеских аэродромах, 19 автомашин с войсками и грузами, паровоз, взорвал два склада с боеприпасами, подавил 17 огневых точек зенитной артиллерии, уничтожил много другой боевой техники и живой силы противника.
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 29 июня 1945 года Семейко Николай Илларионович посмертно награждён второй медалью "Золотая Звезда".
Награждён 2 орденами Ленина, 4 орденами Красного Знамени, орденами Богдана Хмельницкого 3-й степени, Александра Невского, Отечественной войны 1-й степени, медалями.
Бронзовый бюст дважды Героя Советского Союза Н.И. Семейко установлен на его родине.
