Su investigación se centra en el estudio de las interacciones clima–humano–paisaje en ecosistemas costeros y terrestres utilizando enfoques multidisciplinarios. El trabajo del Dr. Serrano se sitúa en la interfaz entre la paleoecología, la ecología contemporánea, la investigación sobre el cambio climático y las biogeociencias, con el objetivo de aportar nuevos conocimientos sobre los procesos y las dinámicas de los ecosistemas a escalas de tiempo milenarias. Su trabajo ha introducido un nuevo programa de investigación sobre la ecología de las praderas marinas basado en el análisis de los paleoarchivos presentes en los depósitos masivos que estos ecosistemas desarrollan durante milenios y los conocimientos que pueden proporcionar sobre el cambio climático y los impactos en los ecosistemas costeros. De hecho, su carrera a largo plazo en el estudio del Carbono Azul y los ciclos biogeoquímicos lo ha colocado entre los principales investigadores en este campo. La investigación del Dr. Serrano está influyendo en políticas y en la gestión.
El Dr. Serrano ha pasado 10 años realizando investigaciones en Australia antes de trasladarse al CEAB. Actualmente, ocupa una posición de Ramón y Cajal en el CEAB desde mayo de 2021. Ha publicado en revistas científicas de alto impacto, ha liderado con éxito proyectos para reconstruir los impactos del cambio global en las zonas costeras, y ha dirigido a estudiantes de grado y posgrado, así como investigadores postdoctorales en Australia y España, ayudándoles a completar con éxito sus proyectos, incluida la publicación de su investigación como autores principales en revistas científicas de alto impacto. Actualmente, está llevando a cabo investigaciones en varios países y regiones, incluidos América del Sur, Australia y el Mediterráneo.