Seit 1998 war er im Amt des Komitees für europäische Integration (UKIE) tätig. Als Sachbearbeiter für den EU-Haushalt und institutionellen Fragen arbeitete er mit den wichtigsten Akteuren der EU-Beitrittsverhandlungen Polens zusammen. Serafin nahm an den Verhandlungen zum EU-Haushalt für die Jahre 2007–2013 teil. 2004 wurde er Direktor für Analysen und Strategien im UKIE, zwischen 2008 und 2009 war er dort Unterstaatssekretär. Nachdem das UKIE 2010 das Ministerium für Auswärtige Angelegenheiten angegliedert wurde, wurde er dort zum Unterstaatssekretär ernannt. Nach der Abberufung im selben Jahr wurde er stellvertretender Leiter des Kabinetts von Janusz Lewandowski, damals EU-Kommissar für Finanzplanung und Haushalt. Im Jahre 2012 kehrte er in das polnische Außenministerium als Staatssekretär für europäische Angelegenheiten zurück. Seit November 2014 war Piotr Serafin Kabinettchef des Präsidenten des Europäischen Rates, Donald Tusk. Seit Dezember 2023 bis Oktober 2024 war er Polnischer Botschafter bei der Europäischen Union.[4]