Nata a Istanbul, Serra Yilmaz ha studiato Psicologia in Francia, e nella seconda metà degli anni '70 ha iniziato a recitare in una piccola compagnia teatrale. Ha fatto il suo debutto cinematografico nel 1983 con "Sekerpare", di Atif Yilmaz.
Per lo stesso regista appare anche in "Bir yudum sevgi" e "Seni seviyorum". Lavora anche a "The Heart Queen", di Basar Sabuncu; in "Davaci" di Zeki Ökten; e "Motherland Hotel" di Omer Kavur. Nel 1998 Ferzen Ozpetek gli ha dato un ruolo in "L'ultimo Harem" ("Harem Suare"). Tra loro nasce un forte legame di unione artistica, corroborato dalla partecipazione di Serra a tutte le successive opere del regista italo-turco.
Nel 2002 è diretto da Ciro Ippolito in "Vaniglia e Cioccolato"; nel 2004 ha lavorato alla "Lista Civica di Provocazione" di Pasquale Falcone. Con sempre più apparizioni sul piccolo schermo, viene ricordato "E poi cŽe" ("E poi, cosa?"), di Maurizio Ponzi; "Ricomincio da Me", di Rossella Izzo, e "Sotto Cobertura", di Raffaele Mertes.
Nel 2006 Serra Yilmaz è stato l'interprete ufficiale durante la visita di Papa Benedetto XVI in Turchia.
