Profesora de investigación ICREA en la Universidad de Barcelona (UB) y profesora externa en el CSH Complexity Science Hub Vienna, obtuvo el doctorado en Física Teórica en la UB y un máster en Matemáticas Financieras por el Centro de Investigación Matemática (CRM). Realizó estancias postdoctorales en la Universidad de Indiana University (Estados Unidos), el EPFL (Suiza) y el Instituto IFISC (España). Regresó a Barcelona en 2009 con el reconocimiento de un contrato Ramón y Cajal.

Serrano obtuvo el Outstanding Referee Award de la American Physical Society y es miembro del consejo editorial de la revista APS Physical Review Research. Es miembro fundadora de Complejidad, la red catalana para el estudio de sistemas complejos, y miembro promotora y del Consejo Científico Asesor del Instituto de Sistemas Complejos de la UB (UBICS). Investiga los principios fundamentales que caracterizan la estructura, función y evolución de las redes complejas del mundo real, desde Internet al cerebro. En 2021, formó parte del jurado de los Premios Ciutat de Barcelona.