Серж Саргсян родился в 1954 году в Степанакерте — административном центре Нагорно-Карабахской автономной области, Азербайджанской ССР.

• 1971—1979 — учёба на филологическом факультете Ереванского государственного университета.
• 1972—1974 — служба в Вооружённых силах СССР.
• 1975—1979 — токарь на Ереванскомэлектротехническом заводе.
• 1979—1988 — работа в комсомольскихи партийных органах: заведующий отделом, второй секретарь, первый секретарь Степанакертского горкома ЛКСМ Азербайджана, заведующий отделом пропаганды и агитации Степанакертского горкома КП Азербайджана, помощник первого секретаря Нагорно-Карабахского обкома КП Азербайджана Генриха Погосяна.
• С 1988 года Серж Саргсян был одним из лидеров «Карабахского движения
• С 1989 года был членом партии Армянское общенациональное движение: на её первом съезде, прошедшем в ноябре 1989 года, был делегатом от Нагорного Карабаха.
• В 1990 году был избран депутатом Верховного совета Армении^.
• С 1992 – 1993 год – исполняющий обязанностей министра обороны НКР.
• С 21 августа 1993 по 18 мая 1995 года занимал, по назначению президента Армении Левона Тер-Петросяна пост министра обороны Армении.
• С 18 мая 1995 по ноябрь 1996 года — начальник Государственного комитета национальной безопасности (ГКНБ) Республики Армения. В ноябре 1996 года ГКНБ был объединён с Министерством внутренних дел Армениив единое Министерства внутренних дел и национальной безопасности (МВДНБ).
• С ноября 1996 по июнь 1999 года — министр внутренних дел и национальной безопасности Армении.
• 13 ноября 1999 года назначен руководителем администрации президента Армении, а в декабре того же года — также секретарём совета национальной безопасности при президенте Армении.
• 20 мая 2000 года назначен министром обороны в правительстве Андраника Маргаряна. Одновременно освобождён от должности руководителя администрации президента, но остался секретарём совета национальной безопасности.
• С 4 апреля 2007 по 9 апреля 2008 года — премьер-министр Республики Армения; сменил на этом посту умершего Андраника Маргаряна.
• 10 ноября 2007 года сменил Маргаряна и на посту председателя РПА.
• 19 февраля 2008 года Серж Саргсян был избран президентом Армении. Противниками Саргсяна во главе с его основным соперником на выборах, бывшим президентом страны Левоном Тер-Петросяном были организованы массовые протесты в Ереване. Протестующие, не признававшие победы Саргсяна, указывали на значительное количество нарушений в ходе выборов и требовали пересмотра их итогов. 1 марта 2008 года уходящий президент Роберт Кочарян ввёл в столице страны чрезвычайное положение, которое действовало до 21 марта.
• 18 февраля 2013 года Саргсян был переизбран на президентский пост. Во время второго срока Саргсяна в Армении прошёл конституционный референдум (2015), преобразовавший страну из полупрезидентской в парламентскую республику.
• 9 апреля 2018 года второй срок Саргсяна подошёл к концу. Его преемником стал Армен Саркисян, бывший премьер-министр Армении, который был избран Национальным собранием на президентский пост за месяц до того.
• 17 апреля 2018 года назначен премьер-министром Республики Армения, получив поддержку 77 из 97 депутатов Национального собрания. Согласно поправкам, внесённым в Конституцию Армении на референдуме 2015 года, именно премьер-министр является основным носителем власти в стране.
• 23 апреля 2018 года на фоне этих протестов Саргсян был вынужден подать в отставку. В своём заявлении об отставке он пожелал скорейшего установления мира в Армении, а также сказал, что Пашинян был прав, а он — нет.