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Parisien, Serge Leroy est né le 14 mai 1931. Dans les années cinquante, il suit une formation de laborantin et s’occupe du développement des pellicules. Déjà tenté par la réalisation, il met en scène ses premiers courts-métrages en 1959. À l’aube des années soixante, Serge Leroy fait ses premières armes à la RTF, en tant que pigiste, notamment pour l'émission Cinq colonnes à la une, magazine d’information au sein duquel il relate certains événements marquants de l’époque, dont l’assassinat de John Fitzgerald Kennedy. Auteur d’un grand nombre de reportages télévisés, il approfondit son expérience à la radio en Belgique et au Québec.
Par la suite, Serge Leroy se consacre au petit écran. On lui doit quelques scénarios, ainsi que la réalisation d’épisodes de séries comme Maigret avec Bruno Cremer, Navarro avec Roger Hanin et Le juge est une femme. En 1992, il revient au cinéma avec Taxi de nuit. Serge Leroy meurt le 27 mai 1993 à Paris.