Он прожил короткую - всего 29 лет, но очень яркую жизнь. На доме осталась мемориальная доска.
Серову повезло осуществить свою детскую мечту – стать лётчиком. Идеалом в годы учёбы для него был Валерий Чкалов. Но когда они познакомились в 38 году, уже Чкалов восхищался мастерством советского аса Серова. В середине 30-х годов его называли лучшим военным лётчиком-истребителем. Коллеги любовались его пилотажем – напористым и решительным. Никто не мог превзойти его по меткости стрельбы в воздухе. Он по праву считался мастером воздушного боя. Его любили, ему стремились подражать и учиться у него.
В мае 1936 года Анатолий Серов получил назначение в Научно-испытательный институт ВВС РККА. За один год на испытательной работе принял участие в контрольных испытаниях четырёх типов самолётов и в программах, связанных с боевым применением истребителя-полутораплана И-15, созданного в КБ Поликарпова.
Но прославился он не столько испытательной работой, сколько своими подвигами во время Гражданской войны в Испании. Серов воевал на стороне Испанской Республики под псевдонимом Родриго Матео на блестяще освоенном самолёте И-15, который испанцы прозвали «чато» - курносый. Совершил около 180 боевых вылетов, провёл 38 воздушных боёв, включая ночные, в которых одержал 15 побед - 8 лично и 7 в группе. Не раз сходился со значительно превосходящими силами противника. Лётчики эскадрильи Серова сбили более 70 вражеских самолётов. Он был награждён двумя орденами Красного Знамени, а по ходАтайству испанского правительства в марте 38 года ему было присвоено звание Героя Советского Союза. На этой войне Серов показал классические образцы воздушных боёв. На его опыте учился весь лётный состав ВВС Красной Армии.
Анатолию Серову присвоили внеочередное звание полковника, потом комбрига, назначили начальником Главной лётной инспекции ВВС. Серов с энтузиазмом летал по воинским частям, делился боевым опытом с пилотами и авиаконструкторами. В НИИ ВВС он был частым гостем, участвовал в разработке новых машин.
Анатолий Серов создал собственную пилотажную группу. С огромным успехом выступала его пятёрка, потом семёрка. В то время групповой высший пилотаж считался вершиной лётного мастерства и был уделом немногих.
В мае 38 года комбриг Серов женился на советской актрисе Валентине Половиковой, в замужестве Серовой – знаменитой «Девушке с характером». Получил новую квартиру в посёлке Чкаловский. Казалось, вся жизнь впереди. Но всего через год, 11 мая 1939 года, во время тренировочного полёта на УТИ-4 в экипаже с прославленной советской лётчицей Полиной Осипенко при выполнении рискованных упражнений самолёт разбился. Как потом стало известно, машина имела конструктивные недостатки. Погибли два Героя Советского Союза. Обоих похоронили в Кремлёвской стене. Имя Анатолия Серова увековечено в названии города, бывшего Надеждинска, где прошли его юношеские годы. И в частности, в Щёлкове есть улица и три проезда Серова.