El documento conocido con el nombre de «Doctrina de Addai», que data de fines del siglo IV, refiere que san Serapión fue consagrado por Ceferino, obispo de Roma; sin embargo, parece que san Serapión ocupó la sede de Antioquía varios años antes de que comenzase el pontificado de san Ceferino. El Martirologio Romano dice que era «célebre por su erudición y doctrina». En todo caso, la historia le recuerda por sus escritos teológicos. Eusebio cita el resumen de una carta íntima que san Serapión escribió a Cárico y Poncio, en la que condena el montanismo, que había alcanzado cierta popularidad gracias a las pseudo-profecías de dos mujeres histéricas. El santo escribió también una exhortación a un tal Domnino, quien había apostatado durante la persecución y practicaba el «voluntarismo» judío.
Durante el episcopado de Serapión hubo una controversia en Rhossos de Cilicia acerca de la lectura pública del llamado «Evangelio de Pedro», que era un escrito apócrifo de origen gnóstico. Al principio, Serapión, que no había leído el libro y tenía confianza en la ortodoxia de su grey, permitió que se leyera en público. Más tarde, pidió una copia de la obra a la secta que lo propagaba, «a los que solemos llamar Docetas» (es decir, ilusionistas, porque sostenían que la humanidad de Cristo era aparente y no real). Tras de leer el libro, el santo escribió a la Iglesia de Rhossos para prohibir que se siguiese leyendo, porque había descubierto en él «ciertas adiciones a la verdadera doctrina del Salvador». En esa carta san Serapión anunciaba a los cristianos de Rhossos que pronto iría a exponerles la verdadera fe.
En el Oriente no se venera a san Serapión. En cambio, su nombre figura en el Martirologio Romano, y figuraba en el martirologio Carmelitano, pues, por extraño que parezca, en algún momento en la Orden supusieron que el santo perteneció a ella.
En Acta Sanctorum, oct., vol. XIII, se hallan reunidos prácticamente todos los datos que poseemos sobre San Serapión; también puede verse Eusebio, Hist. Ecl. V,19 y VI,12. Es interesante notar que el Breviarium sirio más antiguo menciona el 14 de mayo a Serapión, obispo de Antioquía. Otro breve resumen sobre su vida puede leerse en Quasten, Patrología, I.