Как это ни парадоксально, но именно в том печальном 1939 году Серова стала знаменитой. На экраны страны вышел художественный фильм "Девушка с характером", где она сыграла центральную роль. Этот фильм и принес ей всесоюзную известность. Как вспоминала позднее актриса Л. Пашкова: "Кинотеатры, где демонстрировался фильм "Девушка с характером", брались штурмом, в театры на ее спектакли невозможно было достать билеты..."

В декабре того же года Серова была приглашена в Кремль, где торжественно отмечалось 60-летие со дня рождения И. Сталина. Для 22-летней актрисы это было знаменательное событие. Она стремительно ворвалась в тогдашнюю кинематографическую жизнь, и нельзя было сказать, что чувствовала она себя там неуверенно.

Между тем очередной громкий успех мог ожидать Серову через два года после этого - с выходом на экран фильма "Сердца четырех" (1941). Однако он был запрещен к показу как "низкопробный и идеологически пустой", и его премьера состоялась только в конце войны - в январе 1945 года.

Однажды в 1940 году на спектакль ТРАМа "Зыковы" по пьесе М. Горького, в котором Серова играла роль Павлы, пришел 25-летний Константин Симонов. Молодая актриса произвела на него такое впечатление, что в течение нескольких недель он приходил на каждый ее спектакль и неизменно садился в первый ряд с букетом цветов. После спектакля цветы обычно вручались ей. Так произошло их знакомство. Видимо, потому, что для обоих это был уже второй брак, они не торопились оформить свои отношения официально и несколько лет жили в гражданском браке. Однако на искренности их отношений это абсолютно не сказалось. На долгие годы Серова стала Музой для молодого поэта и прозаика. Самым известным стихотворным посвящением Симонова своей жене стало "Жди меня...", которое появилось в печати зимой 1941 года. В 1943 году на экраны страны вышел фильм с тем же названием, сценарий которого написал Симонов. В главной роли (жены летчика Лизы Ермоловой), естественно, снялась Серова. Фильм рассказывал о верности в любви и дружбе, пронесенной сквозь суровые испытания войны.