2006-ban lett űrhajós. 2011-ben beválasztották a Nemzetközi Űrállomásra induló 41. küldetés tagjai közé. Szerova az első orosz nő, aki eljutott a Nemzetközi Űrállomásra (2014. szeptember 26-án).
Szerova egyike lett annak az öt űrhajósnak, akik a 2014-es Téli Olimpia megnyitóünnepségén vitték az orosz zászlót.[4]
Életpálya
2001-ben a Moszkvai Repülési Intézetban (MAI) szerzett repülőmérnöki oklevelet. 2001-től az RKKEnyergija vállalat mérnöke, 2004-től az általános operatív irányítás csoport (MCC) mérnöke.
A Szojuz TMA–14M (2014. szeptember 30-tól – december 21-ig) programjának fedélzeti mérnöke. A Nemzetközi Űrállomás 41. és 42. személyzetének egyik orosz tagja. A 42. ISS-küldetés 2015 márciusában ért véget, ekkor társaival visszatért a Földre. Szerova összesen fél évet töltött az űrállomáson, illetve az űrben.