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Serge Piollet débute comme assistant-réalisateur, notamment pour Gilles Grangier, mais aussi pour Anatole Litvak, John Frankenheimer et Yves Allégret. C'est grâce à ce dernier que Piollet réalise Bang-bang (1967) avec Sheila, qui malgré son succès populaire sera un frein dans sa carrière de metteur en scène, perçu dès lors comme réalisateur de commande. Il dirigera par la suite de nombreux documentaires et courts-métrages distribués en salle ou à la télévision comme Musique pour une ville sur la ville de Munich pour Frédéric Rossif, Portrait de Jean-Louis Barrault, Fait d’Hiver, Les arènes du ciel[2].
Serge Piollet a aussi écrit sept scénarios de longs-métrages, sans jamais parvenir à conjuguer disponibilités d'acteurs et financements. Il a par ailleurs rédigé cinq romans en refusant toujours d’être publié à compte d’auteur. Son livre C’était quand déjà ? (Ed. Société des Écrivains) est paru en 2003. En 2020, Serge Piollet publie un nouveau roman disponible en livre numérique, La Terrasse des Tamaris.
Vie privée
Serge Piollet s'est marié en secondes noces avec Anne-Marie Varro, psychanalyste et psychiatre. Il est le père de Marc Piollet[3] (né en 1962, fils de Hélène Liebermann), chef d’orchestre et de Fabrice Piollet (né en 1985), avocat d’affaires.