De família del Principat, es formà a la Universitat de Barcelona, sota el mestratge de Pere Bosch i Gimpera, del qual fou un dels deixebles de la primera hora. Conservador, des del 1934, del Museu d’Arqueologia de Barcelona. Bé que originàriament es dedicà a la prehistòria, i que no l’abandonà mai del tot, treballà sobretot l’arqueologia ibèrica i romana a Catalunya. A l’època difícil que seguí la Guerra Civil Espanyola excavà temporalment a Mèrida i rodalia, però durant l’etapa 1940-70 la seva labor principal fou la d’orientar i ajudar els qui treballaven en prospeccions i excavacions arqueològiques a les comarques, marginats del món científic oficial. Durant el decenni dels seixanta dirigí tècnicament les excavacions de l’interior de la muralla romana de Barcelona. Fou membre de l’Institut d’Estudis Catalans (adjunt el 1949, numerari el 1954). Publicà diverses memòries d’excavacions, del Neolític fins a l’època romana, sovint en col·laboració (sepulcres de fossa de Sant Quirze de Galliners, vas campaniforme de Sabadell, poblat ibèric de Tivissa, Badalona romana, Barcelona romana, villa de La Cocosa a Extremadura, etc.), i treballs de síntesi general, com El poblament prehistòric de Catalunya (1930), Études sur le néolithique et l’énéolithique de France, amb Bosch i Gimpera (1927); monografies sobre comarques, Forma Conventus Tarraconensis. Baetulo-Blanda (1928), El poblamiento de la Maresma o Costa de Levante en época anteromana (1942); materials arqueològics, com el Corpus vasorum antiquorum. Barcelone. Musée Archéologique (1951-57 i 1958-65), en col·laboració amb Bosch i Gimpera i J. Colominas. Són fills seus l’activista Josep de Calassanç Serra, la historiadora Eva Serra i la lingüísta Blanca Serra.