В конце июля 1937 года, вскоре после завершения Брунетской операции, А. К. Серова назначили командиром 1-й истребительной авиаэскадрильи И-15 вместо ушедшего на повышение Е. Т. Ерёменко. Вскоре эскадрилья была переброшена на Арагонский фронт, где намечалось новое наступление республиканцев. В ходе начавшейся 24 августа Сарагосской операции Серов и его лётчики действовали с аэродрома Бухаралос, в основном совершая вылеты на прикрытие бомбардировщиков и наземных войск. Крупную победу на Арагонском фронте они одержали 27 августа. В районе населённого пункта Вильямайор к северо-западу от Сарагосы были перехвачены бомбардировщики Heinkel He 45 из состава авиагруппы 6-G-15, шедшие под прикрытием истребителей 20-й эскадрильи группы Asso di Bastoni. В ожесточённом бою Серов и его товарищи сбили три вражеских самолёта, при этом сами потерь не имели.