2006. gadā ieskaitīta RKK Energija kosmonautu grupā.
Jeļenas Serovas pirmais kosmiskais lidojums sākās 2014. gada septembrī kā kosmosa kuģa Sojuz TMA-14M bortinženierim. Viņa bija SKS 41. ekspedīcijas un 42. ekspedīcijas sastāvā. 2015. gada martā atgriezās uz zemes.
Jeļena Serova 2016. gada 18. septembrī ievēlēta Krievijas Valsts Domē, pārstāvot partiju Vienotā Krievija. 23. septembrī viņa atstāja Kosmonautu sagatavošanas centru un kosmonautu vienību.