Родился 20.3.1910 в поселке Воронцовка, ныне пгт Краснотурьинского горсовета Свердловской области в семье рабочего. Русский. Член КПСС с 1931. Образование среднее.

В Советской Армии с 1929. Окончил военную школу летчиков и летнабов в 1931.

Участник национально-революционной войны испанского народа 1936—39, командовал авиационным отрядом и эскадрильей. В 40 воздушных боях сбил 8 самолетов мятежников.

За проявленные мужество и отвагу старшему лейтенанту Серову присвоено звание Героя Советского Союза 2.3.38.

С 1938 начальник Главной летной инспекции ВВС. В 1939 окончил КУКС при Военной академии Генштаба.

Награжден орденом Ленина, 2 орденами Красного Знамени, медалями.

Комбриг Серов погиб 11.5.1939 в авиационной катастрофе. Похоронен на Красной площади у Кремлевской стены.

Именем Героя названы город в Свердловской области, где установлен его бюст; металлургический комбинат; Батайская авиационная школа, техническое училище № 54 в городе Серов; улицы в Свердловске, Карпинске, Минске, проезд в Москве. В пгт Воронцовка создан музей Героя.