Serrano se doctoró con brillantez en ambas disciplinas, ya en 1889, con veintitrés años, ingresó en el Cuerpo Facultativo de Archiveros, Bibliotecarios y Arqueólogos y fue destinado a la sección de manuscritos de la Biblioteca Nacional.

Dirigió la Revista de Archivos y colaboró activamente en ésta y en el Boletín de la Real Academia de la Historia, entre otras muchas.

Fue un gran amigo de Marcelino Menéndez y Pelayo.

Como erudito, orientó sus investigaciones en torno a tres ejes: el terreno novedoso de la investigación biobibliográfica y documental de la literatura femenina en España, a la que dedicó dos gruesos volúmenes en 1893 y 1895; su labor como americanista, tarea en la que se encargó de editar para la BAE los cronistas de Indias (Historiadores de Indias), las Relaciones históricas y geográficas de América Central, un Compendio de historia de América, los Orígenes de la dominación española en América etc. y, por último, la investigación del Humanismo clásico español a través de sus figuras más representativas, como Juan de Vergara, Cristóbal de Villalón o Pedro de Valencia.

También hizo algunos descubrimientos interesantes, como el del manuscrito de la Vida del capitán Alonso de Contreras, el año de 1900, y que editaría con otras autobiografías en Autobiografías y memorias, Madrid, 1905.