Семен Самойлович — сын псаломщика из Миргорода Полтавской губернии. В 1896 году 15-летний Семен Самойлович окончил Лубенское духовное училище, в 1902 году — Полтавскую духовную семинарию и отправился на Аляску, где 1 августа того же года был определен на должность учителя Уналашкинской миссионерской двухклассной школы. 1 июля 1905 года он был переведен учителем двухклассной миссионерской школы в Ситку.
25 сентября 1905 года пострижен в монашество с наречением имени Серафим епископом Аляскинским Иннокентием. 2 октября того же года был рукоположен во иеродиакона с причислением к Ситкинскому архиерейскому дому. 25 марта 1906 года был рукоположен в сан иеромонаха. В этом же году 1 августа назначен настоятелем Нугекского прихода и начальником Нугекской духовной миссии. 25 марта 1908 года был определен преподавателем Священного Писания и Основного богословия в Ситкинской духовной семинарии.
Расстроенное здоровье побудило его подать прошение об освобождении от занимаемой должности для возвращения на Родину. Просьба была удовлетворена указом Святейшего синода от 4 октября 1908 года, причем ему было сохранено право ношения наградного золотого наперсного креста.
Служение иеромонаха Серафима в Аляскинской епархии было непродолжительным, но плодотворным. Святитель Тихон (Беллавин) высоко ценил ревностного миссионера за личное благочестие и за чуткое и умелое обращение с новопросвещенной светом Христовым паствой.
Миссионерские труды отца Серафима продолжились во Владикавказе. С 25 мая по 25 августа 1909 года он состоял помощником епархиального миссионера Владикавказской епархии. 1 сентября он был назначен духовником Александровской духовной семинарии в Ардоне с освобождением от должности помощника епархиального миссионера. С 16 октября по 5 декабря 1909 года он исполнял обязанности инспектора семинарии.
13 апреля 1910 года был поставлен наместником Могилево-Братского монастыря. 23 июня 1910 года был переведен наместником Ярославского Толгского монастыря, по желанию святителя Тихона бывшего тогда на Ярославской кафедре. 11 мая 1912 года был возведен в сан игумена.
В 1913 года им была устроена сельскохозяйственная пчеловодческая школа с приютом для сирот, в которой за счет монастыря и благотворителей обучалось до 25 учеников. Благодаря щедрому пожертвованию святителя Тихона в 5 тысяч рублей при отце Серафиме был расширен монастырский странноприимный дом.
С началом войны 1914 года игумен Серафим учредил при Толгском монастыре лазарет для раненых. За время пребывания в Толгской обители отец Серафим написал серьёзный труд по истории монастыря, приуроченный к его 600-летию.
В 1915 году был назначен настоятелем Угличного Алексеевского монастыря и возведен в сан архимандрита. Он помогал владыке Агафангелу в управлении епархией. 15 февраля 1920 года хиротонисан во епископа Угличского, викария Ярославской епархии.
Владыка входил в так называемый «параллельный синод», существовавший с молчаливого одобрения патриарха Тихона в Свято-Даниловом монастыре. Мыслился он как «постоянно действующее предсоборное совещание» и главной целью его была подготовка тайного поместного собора и тайное поставление священнослужителей для избежания давления властей.
С июля 1922 года некоторое время находился в Ярославской тюрьме. До назначения 15 января 1924 года временно управляющим Ярославской епархией временно управлял Харьковской епархией. 18 мая 1924 года вновь был арестован.
В 1924 года возведен в сан архиепископа патриархом Тихоном.
В 1925-1926 годах в связи с пребыванием преосвященнейшего Агафангела в Нарымской ссылке архиепископ Серафим вновь несколько месяцев руководил Ярославской епархией.
Сохранился документ от 9/22 марта 1926 года: «Ответы управляющего Ярославской епархией, архиепископа Угличского Серафима (Самойловича) на три вопроса заместителя патриаршего местоблюстителя митрополита Нижегородского Сергия (Страгородского) по поводу «григорианского раскола» и его деятелей. В нем владыка Серафим говорил об отсутствии у архиепископа Григория (Яцковского) и его единомышленников канонических прав возглавить церковь: «В итоге получается явный раскол». Архиепископ Серафим признает послание митрополита Сергия к архиепископу Григорию вызывающим восхищение в силу основательного понимания и психологически тонкого истолкования резолюции патриаршего местоблюстителя Петра от 19 января/1 февраля 1926 года на докладе членов ВВЦС.
В конце 1926 года он возглавил Русскую православную церковь. Произошло это в сложнейший и напряженный период борьбы за сохранение преемственности руководства высшей церковной властью. Патриарший местоблюститель митрополит Петр (Полянский) 23 ноября/6 декабря 1925 года за четыре дня до своего ареста сделал завещательное распоряжение: в случае невозможности ему осуществлять первосвятительскую деятельность в исполнение должности заместителя патриаршего местоблюстителя должен вступить один из трех иерархов: митрополит Нижегородский Сергий (Страгородский), митрополит Киевский Михаил (Ермаков), архиепископ Ростовский Иосиф (Петровых). Высокопреосвященнейший Михаил «совершенно отклонил от себя наше поручение». В день ареста митрополита Петра 27 ноября/10 декабря 1925 года митрополит Сергий был на свободе и как первый кандидат принял на себя управление церковными делами. Но 25 ноября/8 декабря 1926 года он был арестован. В исполнение обязанностей заместителя патриаршего местоблюстителя вступил митрополит Иосиф (Петровых), и в тот же день подписал завещательное распоряжение, в котором передал первосвятительские права архиепископу Свердловскому Корнилию (Соболеву) или (в случае невозможности его приступить к своим обязанностям) архиепископу Астраханскому Фаддею (Успенскому) или же архиепископу Серафиму (Самойловичу), если его предшественник в списке кандидатов встретит препятствие к принятию возложенных на него обязанностей.
Так владыка Серафим стал заместителем патриаршего местоблюстителя, о чем он известил чад церкви в «Послании» от 16/29 декабря 1926 года из Углича: «Подчиняясь воле Божией и принимая на свои слабые рамена возлагаемый на меня тяжелый Крест, считаю долгом обратиться к собратиям — епископам, пастырям и православно-верующим, умоляя их хранить преданность и послушание Св. православной церкви, подчиняясь только законным представителям Патриаршей православной церкви».
Архиепископ Серафим просил собратьев епископов до минимума сократить переписку и сношения с главой церкви и предоставлял все дела, кроме принципиальных и общецерковных (как, например, избрание и хиротония во епископа), решать окончательно на местах.
Проявил себя стойким исповедником и мужественным хранителем интересов святой церкви от посягательств гнавшей ее власти. Из воспоминаний бывшего иподиакона владыки Серафима Михаила Ярославского (последующее время они отбывали заключение в одном лагере) известно, что архиепископ Серафим отверг попытки вмешательства властей в церковные дела и отклонил предложенный состав ими синода. В ответ на предложения ГПУ. святитель предложил своих членов синода, в их числе митрополита Кирилла (Смирнова). «Ведь он же сидит», — отвечали ему чекисты. «А ведь он у вас сидит, освободите его», — сказал святитель. За такой ответ он был вскоре арестован.
В марте 1927 года архиепископ Серафим был вызван Евгением Тучковым в Москву и заключен во Внутреннюю тюрьму ОГПУ. Через три дня освобожден и выслан в Углич. Владыка Серафим управлял Церковью до 12 апреля 1927 года. С освобождением из заключения митрополита Сергия он передал ему свои заместительские права.
Издание Декларации митрополита Сергия 16/29 июля 1927 года внесло в церковную жизнь разделения. Болезненное отношение оно вызвало и в Ярославской епархии. Митрополиты Агафангел (Преображенский) и Иосиф (Петровых), архиепископы Серафим и Варлаам (Ряшенцев), епископ Евгений (Кобранов) подписали обращение на имя митрополита Сергия. Указывая на превышение заместителем патриаршего местоблюстителя канонических полномочий, иерархи выражали глубокое сожаление о избрании такого направления деятельности, при котором «начало духовное и Божественное в домостроительстве церковном всецело подчиняется началу мирскому и земному.» В заключении подписавшиеся архиереи выражают верность иерархическому подчинению местоблюстителю патриаршего престола митрополиту Петру и объявляют о самостоятельном управлении Ярославской епархией.
В тот же день владыка Серафим направил митрополиту Сергию личное письмо. Сохранившийся текст является драгоценным документом, свидетельствующем о его высоких христианских добродетелях. Принципиально расходясь во взглядах с заместителем сестоблюстителя, он сохраняет глубокое почтение к старшему собрату: «Мне ли, юнейшему сравнительно с Вами, писать эти строки, мне ли поучать многоопытного и многоученого святителя церкви российской, но голос моей совести понуждает снова и снова тревожить Ваше широкое и доброе сердце». Письмо дышит любовью и к адресату, и к тем, кого глубоко огорчила декларация: «Дорогой владыка, я представляю, как Вы должны страдать! Почему же Вы испытывая эти страдания сами не желаете облегчить их тем, которые в свое время доверились Вам. С какой радостью я передавал Вам свои права заместительства, веря, что Ваша мудрость и опытность будут, содействовать Вам в управлении».
Наконец, в письме выражалась принципиальность автора. Он говорит о том, что декларация лишает страдальцев за веру духовно-нравственного оправдания. Митрополит Сергий направил в Ярославль четыре дня спустя письмо на имя митрополита Агафангела, умоляя в нем «сохранить общение с нами, потерпев еще немного нашим немощам.» Хотя послание было адресовано правящему архиерею, косвенно оно, несомненно, было обращено и архиепископу Серафиму и другим подписавшим обращение.
Из переписки митрополитов Агафангела и Сергия 1928 года видно, что архиепископ Серафим был удален властями из Ярославской епархии. Из свидетельств современников можно убедиться, что он был арестован 17 февраля 1928 года и выслан в Могилёв, находясь в заключении в 6 верстах от города в Буйничском Свято-Духовом монастыре.
11 апреля 1928 года заместитель патриаршего местоблюстителя митрополит Сергий и временный при нем патриарший священный синод в постановлении № 76 объявили прещения непринявшим декларацию архиереям. Четвертый пункт постановлял архиепископа Серафима: «уволить от управления Угличским викариатством». Постановление № 110, которое предположительно датируется 30 мая 1928 года, усиливает меры в отношении владыки Серафима и бывшего Пермского архиепископа Варлаама (Ряшенцева): «Предать их каноническому суду православных архиереев, запретить им временно священнослужение в Ярославской и Московской епархиях и потребовать от них в месячный срок подать письменное отречение от поданного ими заявления 24 января (6 февраля) с.г. и выразить послушание заместителю патриаршего местоблюстителя и временному при нем патриаршему священному синоду.»
Из Буйничского Свято-Духова монастыря владыка Серафим направил послание митрополиту Сергию, которое до нас не дошло, по мнению современников оно содержит увещание и повторяет высказанные ранее убеждения. Глубокоцерковный по духу человек архиепископ Серафим, по-видимому, болезненно тяготился возникшим разделением с заместителем патриаршего местоблюстителя. Есть сведения, что в мае 1928 года он примирился с митрополитом Сергием.
В своём январском 1929 года «Послании ко всей церкви» святитель Серафим продолжал обличать политику митрополита Сергия в тяжком грехе «увлечения малодушных и немощных братий наших в новообновленчество». Вскоре после этого последовал его арест, но послание широко разошлось по всей стране и было опубликовано в Белграде.
В марте 1929 года был арестован в Могилёве и осужден на три года заключения в лагере. Отбывал заключение в Соловецком лагере, где его посылали постоянно на тяжелые общие работы. Поднимая кирпичи на постройку двухэтажного здания, архиепископ Серафим упал с лесов и переломал себе ребра, которые неудачно срослись, что сделало его инвалидом. Осенью 1930 года он был отправлен на строительство Беломорканала.
Протопресвитер Михаил Польский приводит рассказ узника, отбывавшего с ним заключение: «Тут я впервые увидел, работая лекпомом при приемке этапа, архиепископа Серафима — высокого согбенного старца, с уже остриженными под машинку № 1 головой и лицом. Мы, лекпомы, старались помочь владыке, страдавшем двухсторонним хроническим плевритом при декомпенсированном миокарде и общем артериосклерозе. Раз, в конце октября, в сырой ненастный день, проходя мимо землянки — дезокамеры, где производилась дезинфекция вещей при герметически закрытой двери, а заключённый-инвалид караулил снаружи камеру, я услышал, что зовут меня по имени. Подойдя, я увидел продрогшего архиепископа Серафима: „На эти посты ставят на два часа по очереди нас, инвалидов; я стою с 12 дня и меня не сменяют“. Было около шести часов вечера».
Тот же свидетель рассказывает, что в марте 1932 года владыку освободили и направили этапом в ссылку в область коми-зырян к северу от Вятки: «Он слабел телесно, но духом был твёрд. Больной владыка Серафим часто вспоминался мне в скитаниях по тюрьмам и ссылкам, когда, лишённый физического общения с верующими, я мысленно в молитве поминал его; мне представлялось его кротко улыбающееся изможденное лицо и, склонив в молитве голову, я словно чувствовал на ней его исхудалую, огрубевшую, покрытую ссадинами архипастырскую руку».
В 1933 году архиепископ Серафим вновь был осуждён на три года ссылки. В июне того года он был доставлен из Космодемьянской тюрьмы в Архангельск. Здесь, в окружении ссыльных архиереев и ближайшего поверенного секретаря протоиерея Николая Пискановского, развил деятельность по организации Истинно-православной церкви — церковной оппозиции курсу митрополита Сергия (Страгородского). Он ведёт переписку с митрополитом Кириллом (Смирновым), направляет «понукания пламенные», призывы к решительным действиям по возвращению первосвятительской власти. К концу года у него исчезли надежды, что митрополит Кирилл, первый кандидат на наследование первосвятительского звания в соответствии с завещанием патриарха Тихона, сможет предпринять решительные действия. Тогда владыка Серафим написал «Деяние» от 14/17 декабря 1933 года, в котором он объявил митрополита Сергия (Страгородского) «лишённым молитвенного общения со всеми православными епископами Русской церкви и запрещённым в священнослужении за свою антиканоническую деятельность,» начиная с 1927 года.
Для утверждения этого «Деяния» (или «Послания») в Архангельске состоялся Малый катакомбный собор или совещание, решения которого должны были стать основой для всех ссыльных епископов и духовенства. Существуют сведения, что патриарший заместитель митрополит Петр (Полянский) писал из ссылки, что российские преосвященные должны сами наложить прещение на митрополита Сергия за его антиканонические деяния.
В мае 1934 года снова был арестован в Архангельске по обвинению в создании новой «контрреволюционной организации сторонников истинно-православной церкви» и приговорён к пяти годам лагерей. Заключение отбывал в Сусловском отделении Сиблага.
Расстрелян 4 ноября 1937 года в лагере в Мариинском районе Кемеровской области.