En los Juegos Olímpicos de Pekín 2008, Serena cayó en la categoría individual en cuartos de final ante la rusa Yelena Deméntieva, vencedora final del torneo, y alcanzó la final en la categoría de dobles junto a su hermana Venus, donde derrotaron a Virginia Ruano y Anabel Medina, alzándose con su segundo oro olímpico.