В 1919 г. познакомилась с П.Н. Крыловым, с этого времени стала посещать Гербарий и вошла в состав группы студентов, интересующихся ботаникой. Своей увлеченностью ботаникой и исключительным трудолюбием она привлекла внимание П.Н. Крылова, и в 1921 г. он добился разрешения ректората на получение первой штатной единицы для Гербария – должности младшего хранителя, на которую и была принята Л.П.

С П.Н. Крыловым проработала 11 лет, а после его смерти в конце 1931 г. стала заведующей Гербарием. Она участвовала в 6 совместных экспедициях с П.Н. Крыловым: в Петропавловский, Кокчетавский, Курганский, Челябинский округа (1926), в Омскую и Тобольскую губернии (1927), в Бухтарминский, Зайсанский и Семипалатинский округа Казахстана (1928, 1929), в Забайкалье и Дальневосточный край (1930, 1931), ежегодно они экскурсировали в окр. Томска. В этих путешествиях был собран богатейший материал, необходимый для работы над «Флорой Западной Сибири», в число авторов которой, наряду с другими своими учениками – Б.К. Шишкиным, Л.Ф. Покровской-Ревердатто и Г.П. Сумневичем, П.Н. Крылов включил и Л.П. Сергиевскую. При жизни П.Н. Крылова вышло всего 6 томов «Флоры», тома с 7-го по 11-й были подготовлены к изданию в основном трудами Л.П. За эту работу в 1938 г. ей была присуждена ученая степень кандидата биологических наук, а в 1954 г. – ученая степень доктора биологических наук, обе без защиты диссертации, а в 1956 г. она была утверждена в звании профессора по каф. ботаники.

Начиная с 1934 г., будучи уже заведующей Гербарием, регулярно отправлялась в Забайкалье, совершив еще 30 экспедиций, маршруты которых охватили Читинскую обл. и Бурятскую АССР, включая труднодоступные северные и горные районы. Накопленные коллекции стали основой для написания «Флоры Забайкалья», оставшейся незаконченной: было написано 4 выпуска, два из которых опубликованы при жизни (1966, 1969) и два – после ее смерти (1972).