Davies led en fotledsskada under Spurs'1-0 nederlag av Bayer Leverkusen i Champions League den 2 november.
Han missade sedan 1-1 dragningen på Arsenal i Premier League på söndag.
23-åringen hade varit med i Wales trupp för kvalet i Cardiff men har nu ersatts av Sunderlands Adam Matthews, som är på lån i Bristol City.
Davies har börjat i Wales öppna tre kval.
Serbien är topp i Grupp D efter tre matcher på sju punkter, med Wales tredje på fem punkter.
Tottenham försvarare Ben Davies har uteslutits från Wales VM kval med Serbien den 12 november.