Анатолий Серов уехал на действительную службу в 1940 году. Служил в городе Улан-Удэ. С первого дня войны он добровольно попросился в действующую армию, попал на Карельский фронт. От рядового солдата дослужился до капитана. В первые же дни боевого крещения отличился как храбрый смекалистый солдат. Он первым поднялся на врага, и в штыковом бою уничтожил 20 белофинских солдат и 1 офицера. Когда командир отделения был тяжело ранен, Анатолий принял командование на себя и продолжал бить врага. Ему присвоили звание младшего сержанта. В апрельских боях 1942 года зам.политрука Анатолий Серов за героизм и отвагу был награждён орденом Красной Звезды. Выдержку, смелость и находчивость проявил А.Н. Серов в боях за освобождение Карелии. Родина наградила его за отличие в боях Орденом Ленина (Приказ 7.А.О. 014/н от 14.11.1942 г.). В июне 1944 года была проведена Свирская операция. За несколько дней до её начала капитан Серов А.Н. был повышен в должности - назначен майором, заместителем командира по политчасти 3-го стрелкового батальона 763 стрелкового полка 114 стрелковой дивизии. 22 июня 1944 года при приследовании отходящего противника телега с ранеными, которых сопровождал Анатолий, наехала на противотанковую мину, её осколком Анатолий был ранен в живот. Полковая сестра Калерия Борисовна Кузнецова доставила его в госпиталь города Лодейное Поле. Через полчаса после начала операции Анатолий скончался на операционном столе и был захоронен на территории больницы 27 июня 1944 года. Впоследствии, его останки были перезахоронены в братскую могилу в районе деревни Обжа (Карелия). Серов Анатолий Николаевич был представлен к званию Героя Советского Союза.