În anul 1949 Serres a intrat la Academia navală ("École navale") din Brest, apoi în 1952 la École normale supérieure din Paris, unde a obținut în 1955 "Agrégation" pentru filozofiei. Din 1956 până în 1958 a efectuat serviciul militar în Marina națională franceză, unde a luat parte la războiul Canalului de Suez. În anii următori, el a acceptat un post de profesor la Universitatea Blaise-Pascal, unde s-a întâlnit cu Michel Foucault și profesorul lui Jules Vuillemin. În 1968 a primit "d'Etat en Doctorat Lettres". După o scurtă ședere în urma la Universitatea Johns Hopkins, cu sprijinul profesorului de acolo, francezul René Girard, a primit în 1969 Catedra de Istoria științei la Universitatea Paris 1 Panthéon-Sorbonne. În 1984, este numit în paralel profesor la Universitatea Stanford. La 29 martie 1990, a fost ales membru al Academiei Franceze, Fauteuil 18, printre fiind și Philippe Pétain, André François-Poncet și Edgar Faure.