Estudió en el Conservatorio del Liceu y en la Hochschule für Musik Hanns Eisler de Berlín. En 2018 ganó el Premio Mozart de la Accademia Chigiana de Siena y del Concurso Internacional Francisco Viñas.
Como miembro del Berlin Staatsoper Studio, ha cantado roles como Pamina (La flauta mágica), Frasquita (Carmen) y el pájaro del bosque (Siegfried), estas dos últimas óperas dirigidas por Daniel Barenboim. En Berlín ha cantado roles como Zerbinetta (Ariadne auf Naxos), y la próxima temporada tiene previsto cantar Zerlina (Don Giovanni) y Nanetta (Falstaff).
La temporada 2025/26, Serena Sáenz debuta en escena como Konstanze en Die Entführung aus dem Serail de Mozart en la Staatsoper de Viena, y con la Bayerische Staatsoper, realiza su esperado debut de rol como Gilda en una nueva producción de Rigoletto de Verdi.
También debuta como Aminta en Die schweigsame Frau de Strauss en la Staatsoper de Berlín bajo la dirección de Christian Thielemann y como Susanna en la producción de Barrie Kosky de Le nozze di Figaro en la Staatsoper de Viena. Regresa a la Staatsoper de Berlín como Zerbinetta en Ariadne auf Naxos y al Gran Teatre del Liceu como Nannetta en Falstaff de Verdi.
En el ámbito concertístico, Sáenz actúa como soprano solista en la Sinfonía nº 9 de Beethoven con la Orquesta de la Comunidad de Madrid en el Auditorio Nacional, y ofrece programas barrocos con Vespres d’Arnadí en Valencia y Oviedo.
Debutó en el Gran Teatre del Liceu la temporada 2020/21 con Lucia di Lammermoor, regresando con La dama de picas y La flauta mágica (2021/22), Don Pasquale (2022/23), Benjamin a Portbou (2024/25) y L'elisir d'amore (2025/26).