Елена Серова (девичья фамилия Кузнецова) родилась 22 апреля 1976 г. в поселке Воздвиженка Уссурийского района Приморского края. В 1993 году окончила среднюю школу №99 в г. Гроссенхайне (Германия) по месту службы отца (Западная группа войск- ЗГВ).
В том же году поступила в Московский авиационный институт (МАИ) имени С. Орджоникидзе на аэрокосмический факультет, который окончила в марте 2001 года. По специальности «Испытание летательных аппаратов» с присвоением квалификации «Инженер» (у Елены был двухлетний перерыв в учёбе в связи с рождением дочери).
В 2004 года Лена окончила Московскую государственную академию приборостроения и информатики по специальности «Бухгалтерский учёт и аудит», а в 2011 года – аспирантуру РКК «Энергия».
С августа 2001 г. по декабрь 2006 года Елена Серова работала в РКК «Энергия»: сначала инженером, а с декабря 2004 года – инженером второй категории в Главной оперативной группе управления (ГОГУ) в ЦУПе.
11 октября 2006 года решением Межведомственной комиссии (МВК) Елена Серова была отобрана в качестве кандидата в космонавты и 20 декабря 2006 года зачислена в отряд космонавтов РКК «Энергия». В феврале 2007 года приступила к прохождению курса ОКП в ЦПК имени Ю.А.Гагарина. После успешной сдачи государственного экзамена 9 июня 2009г. ей была присвоена квалификация «космонавт-испытатель»
В 2009-2011 годах она проходила подготовку в группе космонавтов по программе полётов на МКС. 22 января 2011 года Елена Олеговна была переведена из отряда РКК «Энергия» в отряд космонавтов ФГБУ НИИ ЦПК.
C января 2012 года проходила подготовку в дублирующем экипаже МКС-39/40, а с марта 2014г. в основном экипаже МКС-41/42. Елена Серова выполняет свой первый космический полёт. Она стала четвёртой отечественной (СССР и Россия) женщиной-космонавтом.
Елена Олеговна замужем за Марком Вячеславовичем Серовым (бывший космонавт РКК «Энергия»; состоял в отряде космонавтов в 2003-2011гг.).Они воспитывают дочь Елену(16 лет)