Nata a Instabul, Serra Yilmaz studia psicologia in Francia e nella seconda metà degli anni Settanta inizia a recitare in una piccola compagnia teatrale.
Esordisce al cinema nel 1983 con Sekerpare di Atif Yilmaz; per lo stesso regista interpreta Bir yudum sevgi e Seni seviyorum. Recita anche in The heart queen di Basar Sabuncu, in Davaci di Zeki ÖKten, in Motherland Hotel di Omer Kavur.
Nel 1998 Ferzan Ozpetek le affida un ruolo in Harem Suare. Fra i due nasce un forte sodalizio artistico, testimoniato dalla part...visualizza tuttotecipazione di Serra a tutte le successive opere del cineasta turco.
Nel 2002 è diretta da Ciro Ippolito in Vaniglia e cioccolato; nel 2004 lavora in Lista civica di provocazione di Pasquale Falcone. Sempre più frequenti le sue apparizioni sul piccolo schermo: si ricorda E poi c’è Filippo di Maurizio Ponzi, Ricomincio da me di Rossella Izzo, Sotto copertura di Raffaele Mertes. Nel 2006 Serra Yilmaz è stata l'interprete ufficiale durante la visita di Papa Benedetto XVI in Turchia.
