Se graduó en la Universidad de Pavía, convirtiéndose en un médico.
El 27 de agosto de 1721 fue nombrado referente del Tribunal Supremo de la Signatura Apostólica de Justicia y de Gracia[2] e inició su rápida carrera en la administración de los Estados Pontificios como vicelegado de Ferrara de 1722 a 1725.[3]
Después sirvió como inquisidor general en Malta desde el 7 de mayo de 1726 hasta 1730. Su ministerio en Malta terminó después de un enfrentamiento con algunos jóvenes caballeros de Malta que lo arrojaron a la zanja de la ciudad vieja.[2] El 17 de octubre de 1730 se convirtió en gobernador de Loreto.[3]
El 12 de diciembre de 1731, inició su carrera diplomática con su nombramiento en la Nunciatura en Florencia.[2] Como preparación para esta tarea, fue elegido arzobispo titular de Patras el 6 de agosto de 1731, cuando aún se encontraba en Loreto. Su consagración episcopal tuvo lugar el 25 de agosto en la Basílica de la Santa Casa, a manos de Vincenzo Antonio Maria Muscettola, obispo de Recanati y Loreto.[1]
El 18 de marzo de 1735 fue nombrado Nuncio Apostólico en Colonia, seguido por la Nunciatura en Polonia a partir del 28 de julio de 1738.[4]}} Su último cargo diplomático fue el de Nuncio ante el Emperador en Viena, el cual mantuvo durante unos ocho años, desde 5 de marzo de 1746 hasta 4 de junio de 1754.[4] Durante su cargo en Viena, no logró proteger los intereses del Papado en relación con algunas disputas.[5]
El 26 de noviembre de 1753 fue nombrado cardenal presbítero con el título de Santo Stefano al Monte Celio. El 21 de marzo de 1763 Serbelloni modificó el título, cambiándolo al de Santa Maria in Trastevere.[1] Regresó a su carrera como oficial de los Estados Pontificios, siendo nombrado gobernador de Bolonia el 16 de septiembre de 1754, cargo que mantuvo hasta octubre de 1761.[3]
En 1753 fue nombrado cardenal por el papa Benedicto XIV. En 1763 se convirtió en obispo de Albano y en obispo de Ostia en 1774.[6]
Murió en Roma el 7 de diciembre de 1775 y fue enterrado en la iglesia de San Carlo al Corso, delante del altar mayor.[2]