Великую Отечественную войну встретил в июне 1941 года. Воевал в составе 34-го гвардейского бомбардировочного авиационного Тихвинского Краснознамённого ордена Кутузова полка 276-й бомбардировочной авиационной дивизии. Участник операций на Калининском, Западном, Ленинградском, 3-м Белорусском фронтах. Участвовал в оборонительных сражениях под Вильнюсом и Ржевом, в обороне Москвы, Ленинграда, Прибалтики и разгроме врага на его территории.
12 марта 1944 года эскадрилья пикирующих бомбардировщиков Пе-2, ведущим которой был Иван Сиренко, нанесла бомбовый удар по колонне танков и бронетранспортёров, двигающихся по шоссе Вильнюс – Кёнигсберг. Цель была накрыта. При выходе из пике на самолёт ведущего набросились две пары «мессершмиттов». В неравном бою самолёт Сиренко был подбит, а сам лётчик получил ранение обеих ног и правой руки. И всё же он посадил самолёт.
К маю 1945 года гвардии майор Иван Сиренко совершил 153 боевых вылета.
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 25 июня 1945 года гвардии майору Сиренко Ивану Лаврентьевичу присвоено звание Героя Советского Союза.
По окончании войны он продолжил службу в рядах Военно-воздушных сил СССР, уволился в запас в 1953 году в звании подполковника.