Фамилия Сережа — редкий случай, когда фамилия полностью совпадает с личным именем, причем в его уменьшительно-ласкательной форме. В отличие от подавляющего большинства русских фамилий на -ов/-ев или -ин, она не имеет дополнительного суффикса, указывающего на принадлежность («чей?»), а застыла в виде готового прозвища или имени. Это так называемая «каноническая» фамилия, образованная напрямую от имени без изменений.

В основе лежит имя Сережа — просторечная форма канонического имени Сергей. Обычно такие фамилии давали в среде, где фамилии еще не устоялись: в крестьянской или мещанской среде XIX века, при переписях или призыве в армию человека могли записать просто по имени, каким его звали в быту. В отличие от фамилии Сергеев (что значит «сын Сергея»), фамилия Сережа буквально означает «человек по имени Сережа» — то есть предка, скорее всего, действительно звали Сережей, и это прозвище закрепилось за его потомками.

Интересно, что фамилия Сережа практически не встречается в центральных областях России, где преобладали патронимические модели на -ов/-ев. Она более характерна для южных регионов (Украина, казачьи земли) или для запада России, где была распространена традиция «бессуффиксных» фамилий, а также для польского и белорусского влияния. В польском языке, например, фамилии вроде Siergieja или Sierioża (с польской орфографией) могли записываться прямо по звучанию.

В современном русском языке фамилия Сережа — большая редкость. Она не входит в списки распространенных фамилий, и ее носители, скорее всего, происходят из одной или нескольких семей, где фамилия закрепилась в XIX веке по случайности записи или из-за местной традиции. Поскольку имя Сережа — уменьшительное, можно предположить, что предок был младшим в семье или его так звали в кругу близких, и это прозвище стало официальным.