Serra Yılmaz çocukluğunda evde Türkçe ve Fransızca'yı babası ve dedesinden öğrendi. Saint Pulcherie ve Saint Benoit'da eğitim gördü daha sonra Fransa'da Caen Üniversitesi'nde psikoloji bölümünü bitirdi. Fransa Kültür Bakanlığı tiyatro sorumlusu olan Robert Abirached'den tiyatro dersleri aldı. Serra Yılmaz, 1977-1979 yılları arasında Dostlar Tiyatrosu'nda sahneye çıktı. Fransızca ve İtalyanca dillerinde profesyonel olarak anlık çeviri yapan Yılmaz, Papa 16. Benedict'in Türkiye ziyaretinde çeviri yapmasıyla Türk halkı tarafından da tanındı. İtalyan sinema dünyasında iyi tanınan Serra Yılmaz, yurt içinde ve dışında sinema ve dizi filmlerde rol almıştır. Yönetmen Ferzan Özpetek'in ilk filmi "Hamam" filmi dışında sonraki üç filmi olan; "Harem Suare", "Cahil Periler" ve "Karşı Pencere" filmlerinde oynadı. Yine Ferzan Özpetek'in yönettiği Tarkan'ın Hüp şarkısının klibinde de yer aldı. Dostlar Tiyatrosu oyuncularından olan Levent Yılmaz ile 1977 yılında başlayıp 10 yıl süren bir evlilik yaptı. 1979 doğumlu Ayşe Yılmaz adında bir kızı vardır. "Eyvah Eyvah 3", "Nar", "Beni Unutma İstanbul", "Kaybedenler Kulübü", "Vavien", "Parmaklıklar Ardında", "Asmalı Konak", "Karşı Pencere", "Cahil Periler", "O da Beni Seviyor", "Yeşil Işık" gibi birçok önemli yapımda görev yaptı.