Фамилия Серовая образована от прилагательного «серый». В русской традиции такие фамилии чаще всего давали по внешности: сероглазому, седоволосому или смугловатому человеку, которого в деревне прозвали Серым. Нередко прозвище Серый закреплялось за тем, кто носил некрашеную, серую одежду из домотканого сукна — в среде крестьян и ремесленников это было обычным делом.

Суффикс -ов- указывает на принадлежность: Серов — сын Серого. То есть фамилия Серова — это женская форма от Серов, и первоначально она означала «жена Серова» или «дочь Серова». Большинство русских фамилий на -ов/-ев закрепились в XVI–XVII веках, когда крестьян и посадских людей начали массово вносить в переписные книги.

Менее вероятная, но возможная версия — связь с топонимом Серово. Названия сёл и деревень с корнем «сер-» встречаются в центральной России и на Урале. Если предки происходили из такого места, фамилия могла возникнуть как указание на выходца оттуда. Однако для фамилии Серова эта версия слабее: гораздо больше однокоренных прозвищных фамилий — Серов, Серый, Серенков, Серяков.

Интересная деталь: в старых документах фамилия могла писаться через «а» — Сарова, если в говоре произносили «акающее» «серый». Но это редкое отклонение; основная форма всегда была прозрачной по смыслу. Среди носителей фамилии Серова нет общеизвестных исторических фигур, но ономастические словари фиксируют её как типичную для северных и центральных губерний России, особенно в Ярославской и Костромской областях.