Фамилия Серенов — один из тех случаев, когда разбор упирается не в славянский корень, а в тюркские или монгольские языки. В русском языке нет слова «серен» в качестве нарицательного, а суффикс -ов указывает на патронимическую модель («чей?» — сын Серена). Значит, искать основу нужно за пределами восточнославянской лексики.

Самая вероятная версия — происхождение от тюркского имени Серен (или Сирен). В тюркских языках, особенно в казахском, башкирском и татарском, слово «серен» (сәрен) означает «редкий», «редкостный», а также «избранный», «драгоценный». Имя могли дать долгожданному или единственному ребёнку — как пожелание уникальности и ценности. Другая ветвь той же основы — монгольское «сэрэн» (трезвый, осмотрительный), но в русской фамилии это скорее редкое заимствование через бурятские или калмыцкие роды.

Модель образования типична для русских фамилий нерусского происхождения: тюркское личное имя плюс русский патронимический суффикс -ов. По такой же схеме возникли, скажем, Ахметов, Булатов или Маратов. В случае с Сереновым важно отметить, что основа не усекалась и не видоизменялась — фамилия сохранила исходную форму имени, что говорит о сравнительно позднем оформлении (вероятно, не раньше XVIII–XIX века).

Географически фамилия Серенов встречается в основном в регионах с тюркским или монгольским населением: в Татарстане, Башкортостане, Оренбургской области, а также среди калмыков и бурят. Встречаемость невысокая, что подтверждает редкую основу. В дореволюционных источниках носители могли записываться как крещёные татары, башкиры или казахи, принявшие православие — тогда имя Серен становилось крестильным, а не только прозвищным.

Вторая, менее вероятная версия — связь с диалектным русским словом «серен» (так в некоторых говорах называли серую глину или серый песок). Но эта гипотеза слаба: слово не зафиксировано в основных диалектных словарях как основа для прозвищ, а суффикс -ов при таком корне давал бы фамилию Серенов в значении «сын того, кто работает с сереном» — но без документальных подтверждений это остаётся догадкой. Поэтому основной и надёжной остаётся тюркская версия.

Таким образом, предки носителя фамилии Серенов, скорее всего, были тюркоязычными людьми, носившими редкое имя Серен, а сама фамилия закрепилась в русской среде через патроним, как это часто бывало при межэтнических контактах на юго-восточных окраинах России.