Ha precedentemente lavorato con Edward Zwick sul film Blood Diamond - Diamanti Di Sangue. Ha ricevuto due candidature agli Oscar per il suo lavoro su La Ragazza Con l'Orecchino Di Perla e Le Ali Dell'Amore. Sempre per gli stessi film ha ricevuto la candidatura ai BAFTA, vincendone uno per Le Ali Dell'Amore.
Per il lavoro su La Ragazza Con l'Orecchino Di Perla ha ricevuto diversi riconoscimenti da varie associazioni, tra cui la Los Angeles Film Critics Association e vinto numerosi premi internazionali tra cui quello da parte dell'European Film Academy.
Nato in Portogallo, Serra ha lavorato sia a Hollywood che in Europa. Ha filmato più di trenta film in Francia, che considera la sua casa adottiva. Nel paese della torre Eiffel ha ricevuto una candidatura a un César per Il Marito Della Parrucchiera, uno degli otto film realizzati in collaborazione con Patrice Leconte. Ha inoltre filmato sette film con il regista Claude Chabrol, tra cui i recenti L'Innocenza del Peccato e Bellamy.