Han var en aktivt medvirkende under Zimmerwaldbevegelsen, og etter oktoberrevolusjonen i 1917 fikk han PSI til å melde seg inn i Komintern. Under den annen Kominternkongress, avholdt i Moskva i 1920, var Serrati med i styringskomiteen. Han ble også valgt til Kominterns eksekutivkomite det året. I 1921 opponerte han i mot Kominterns linje om brudd med reformistene og forble leder av Det italienske sosialistparti etter splittelsen som betød opprettelsen av Det italienske kommunistparti.