Serenay Sarıkaya 1 Temmuz 1992, Ankara'da doğdu.
İlk oyunculuk deneyimini Şaşkın filmiyle kazanan Sarıkaya, sonrasında Plajda filminde rol aldı. İlk kez Sinan Çetin'in Peri Masalı (2008) dizisinde yer alarak dizi oyunculuğuna başladı Limon Ağacı (2008) dizisinde ilk başrolünü üstlendi. Dizinin sona ermesinin ardından Adanalı (2008-2010) adlı dizide rol almaya başladı. 2010 yılında düzenlenen Miss Turkey yarışmasında ikinci oldu ve Türkiye'yi Miss Universe yarışmasında temsil etmeye hak kazandı. Ardından Lale Devri (2010-2013) ve Medcezir (2013-2015) dizilerinin başrolünde yer alarak popüleritesini arttırdı. Ejderhanı Nasıl Eğitirsin filminde seslendirme yapan Sarıkaya Behzat Ç. Ankara Yanıyor filminde de rol aldı ve Kimler Geldi, Kimler Geçti (2024) Netflix dizisinde başrol olarak rol aldı.
Dizi ve sinema filmlerinde oynamasının yanı sıra Serenay Sarıkaya, reklam filmlerinde de yer aldı ve bazı önemli markaların da reklam yüzü oldu. 2014 yılında GQ Türkiye tarafından yılın kadını seçildi. Bugüne kadar iki Altın Kelebek Ödülü dâhil olmak üzere çok sayıda ödül kazandı.
Ümran Seyhan ve Mustafa Sarıkaya'nın çocuğu olarak doğdu. Bir süre ailesiyle Antalya'da yaşayan Sarıkaya, 7 yaşındayken anne ve babasının ayrılmasından sonra annesiyle birlikte İstanbul'da yaşamaya başladı. Lise eğitimini Antalya Saime Salih Konca Lisesinde tamamlayan Serenay Sarıkaya, üniversite eğitimini yurt dışında tamamlamak istemiş, ancak üniversite eğitimi almamıştır. 15 yaşındayken Çekya'da düzenlenen Avrupa Gençler Güzellik Yarışması'na katılan Sarıkaya, yarışmada jüri özel ödülünü almasının ardından oyunculuk kariyerine başladı
2006 Şahin Alparslan'ın yönettiği Şaşkın filminde rol aldı ve Itır karakterini canlandırdı. 2008 yılında Turkcell'in bir reklam filminde rol aldı ve yapımcılığını Sinan Çetin'in, yönetmenliğini de Murat Şeker'in yaptığı Plajda isimli ikinci sinema filminde rol aldı. Celal Çimen tarafından yönetilen Peri Masalı isimli fantastik dizide iyilik perisi Talya karakterini canlandırdı ve dizide Ayşen Gruda, Altan Günbay ve Şahap Sayılgan gibi isimlerle birlikte rol aldı. Aynı yıl yine Sinan Çetin tarafından yapılan ve Deniz Ergun tarafından yönetilen Limon Ağacı dizisinde Kaan Urgancıoğlu ile birlikte başrolü paylaştı. Dizinin sona ermesinin ardından yine 2008 yılında Tayfun Güneyer tarafından yapılan ve Adnan Güler tarafından yönetilen Adanalı dizisinde rol almaya başladı. Başrolünü Oktay Kaynarca, Mehmet Akif Alakurt ve Selin Demiratar gibi oyuncuların paylaştığı dizide Oktay Kaynarca'nın kızı Sofia karakterini canlandırdı. Sarıkaya, yine 2010 yılında Şükrü Avşar'ın yapımcılığını, Murat Düzgünoğlu'nun ise yönetmenliğini yaptığı Lale Devri dizisinde Yeşim Taşkıran karakterini üstlenerek Tolgahan Sayışman ve Hatice Aslan gibi isimlerle başrolü paylaştı. 2011 yılında Hoşçakal isimli bir kısa filmde rol aldı. 2012'de Lale Devri dizisinin ikinci sezonunda diziden ayrılmak isteyen Sarıkaya, sözleşmesi gereği üçüncü sezonun başlarında ölerek diziden ayrıldı.
Serenay Sarıkaya, çekimleri 2013 yılının Mayıs ayında başlayan, Behzat Ç. Bir Ankara Polisiyesi isimli dizinin ikinci sinema filmi olan Behzat Ç. Ankara Yanıyor filminde Melisa karakterini canlandırdı. Aynı yıl Amerikan yapımı The OC dizisinden uyarlanan Medcezir dizisinde Çağatay Ulusoy ile birlikte başrolde yer alarak Mira Beylice karakterini canlandırdı. 2017-2018 yılları arasında Sarıkaya, Fi dizisinde Duru karakterini canlandırdı. 2019 yılında, Lewis Carroll'un Alice Harikalar Diyarında'nın uyarlaması olan Alice Müzikali ile ilk tiyatro deneyimini yaptı. Müzikalin prömiyeri Şubat 2019'da gerçekleşti ve Eylül 2019'da ikinci bir sezon için geri döndü. 2024 yılında bir dijital platformda yayına giren 'Kimler Geldi Kimler Geçti' dizisiyle şu sıralar gene gündemde olmaya devam ediyor.
