Город расположен на севере Свердловской области, на восточном склоне Уральского горного хребта, на границе между Средним и Северным Уралом. В черте города протекает река Каква — правый приток реки Сосьвы. Расстояние до Екатеринбурга: по железной дороге — 388 км, по автомагистрали — 344 км.Население собственно города — 99 381 человек, население Серовского городского округа — 101 336 человек.
Серов является крупнейшим промышленным центром Северного управленческого округа Свердловской области. Здесь расположены такие промышленные гиганты как Металлургический завод им. А. К. Серова, Серовский завод ферросплавов, Серовский механический завод. Основой промышленности Серова является чёрная металлургия и машиностроение. Первые два завода являются градообразующими.
В Серове также расположена крупнейшая электростанция севера области — Серовская государственная районная электростанция (ГРЭС), построенная в 1956-1959 годах. Станция имеет неблочную компоновку, её мощность по состоянию на 2008 год составляла 526 МВт. В 2011 году начато строительство 2-х блоков ПГУ по 420 МВт каждый.