Estudià al Conservatori del Liceu i a la Hochschule für Musik Hanns Eisler de Berlín. L’any 2018 va guanyar el Premi Mozart de l’Accademia Chigiana de Siena i del Concurs Internacional Francesc Viñas. Com a membre del Berlin Staatsoper Studio, ha cantat rols com Pamina (La flauta màgica), Frasquita (Carmen) i l’ocell del bosc (Siegfried), aquestes dues darreres òperes dirigides per Daniel Barenboim. També a Berlín ha cantat rols com Zerbinetta (Ariadne auf Naxos), i la propera temporada hi té previst cantar Zerlina (Don Giovanni) i Nanetta (Falstaff).
Aquesta temporada 2025/26, Serena Sáenz debuta en escena com a Konstanze a Die Entführung aus dem Serail de Mozart a la Staatsoper de Viena, i amb la Bayerische Staatsoper, fa el seu esperat debut de rol com a Gilda en una nova producció de Rigoletto de Verdi.
També debuta com a Aminta a Die schweigsame Frau de Strauss a la Staatsoper de Berlín sota la direcció de Christian Thielemann i com a Susanna en la producció de Barrie Kosky de Le nozze di Figaro a la Staatsoper de Viena. Torna a la Staatsoper de Berlín com a Zerbinetta a Ariadne auf Naxos i al Gran Teatre del Liceu com a Nannetta a Falstaff de Verdi.
En l’àmbit concertístic, Sáenz és la soprano solista a la Simfonia núm. 9 de Beethoven amb l’Orquestra de la Comunitat de Madrid a l’Auditorio Nacional, i interpreta programes barrocs amb Vespres d’Arnadí a València i Oviedo.
Debutà al Gran Teatre del Liceu la temporada 2020/21 amb Lucia di Lammermoor, i hi ha tornat amb La dama de piques i La flauta màgica (2021/22), Don Pasquale (2022/23), Benjamin a Portbou (2024/25) i L'elisir d'amore (2025/26).