Professora d’investigació ICREA a la Universitat de Barcelona (UB) i professora externa al CSH Complexity Science Hub Vienna, va obtenir el doctorat en Física Teòrica a la UB i un màster en Matemàtiques Financeres pel Centre de Recerca Matemàtica (CRM). Va realitzar estades postdoctorals a la Universitat d’Indiana University (Estats Units), l'EPFL (Suïssa) i l'Institut IFISC (Espanya). Va tornar a Barcelona l'any 2009 amb el reconeixement d’un contracte Ramón y Cajal. 

Serrano va obtenir l'Outstanding Referee Award de la American Physical Society i és membre del consell editorial de la revista APS Physical Review Research. És membre fundadora de Complexitat, la xarxa catalana per a l'estudi de sistemes complexos, i membre promotora i del Consell Científic Assessor de l'Institut de Sistemes Complexos de la UB (UBICS). Investiga els principis fonamentals que caracteritzen l'estructura, funció i evolució de les xarxes complexes del món real, des d’Internet al cervell. L’any 2021, va formar part del jurat dels Premis Ciutat de Barcelona.