Андрей родился в городе Кемерово. Увлекся физикой и изобретательством в младших классах школы. Еще даже не начав изучать физику в школе и не зная о законе сохранения энергии, отправил письмо в редакцию "Юного Техника" об "изобретении" автомобиля с электрическим двигателем и с генератором, заряжающим батареи. Решил стать физиком, прочитав книгу Валерия Аграновского "Взятие сто четвертого", рассказывающей об открытии трансуранового элемента в лаборатории в Дубне. Окончив школу с золотой медалью, в 1981 году поступил в Новосибирский государственный университет (НГУ), который окончил в 1986 году. Затем работал в Институте ядерной физики СО РАН, где в 1994 году защитил диссертацию, посвященную исследованию систем фокусировки пучков в линейных коллайдерах. Работая в ИЯФ в Новосибирске, а затем в филиале ИЯФ в Протвино, занимался исследованиями электронного охлаждения, проектированием линейного коллайдера, участвовал в наладке и запуске синхротрона для протонной терапии, разрабатывал проект накопителя для ионных пучков в сотрудничестве с Объединенным институтом ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне.
С середины до конца девяностых годов работал в институте Комиссариата атомной энергии в Сакле (CEA Saclay) и в Национальной ускорительной лаборатории имени Ферми (FNAL). С 1999 по 2010 годы А. Серый работал в Стэнфордской ускорительной лаборатории (SLAC), где он возглавлял проектирование и первые этапы реализации установки для плазменного ускорения (FACET) и координировал проектирование системы финальной фокусировки международного линейного коллайдера. Он был ответственным за проектирование и реализацию международного проекта ATF2, являющегося прототипом системы финальной фокусировки линейного коллайдера, в Цукубе, Япония.
За исследования систем линейного коллайдера А. Серый был избран почетным членом Американского физического общества. Научный вклад А. Серого включает в себя исследования пучок-пучковой компенсации, электронного охлаждения, системы фокусировки пучков, вопросов стабильности коллайдеров, новых методов ускорения.