Серф окончил школу в Лос-Анджелесе, поступил в Стэнфордский университет, где получил степень бакалавра по математике в 1965 году. Получив высшее образование, Серф поступил на работу в IBM, где содействовал разработке языка программирования QUIKTRAN. Однако, спустя два года он покинул компанию и вернулся в вуз, поступив в Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе. Там он получил степени магистра и (1972) степень доктора по информатике. В течение учёбы Серф работал под руководством профессора Леонарда Клейнрока, известного реализацией подключения университета к ARPANET, предшественнику Интернета. Там он познакомился с Робертом Каном. После учёбы Серф устроился доцентом в Стэнфордском университете и проработал там четыре года.

  С 1976 по 1982 год Винтон Серф работал на Агентство по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам США (DARPA). После этого он работал четыре года в MCI Inc., а затем в Корпорации национальных исследовательских инициатив (CNRI) до января 1994 года.

  В 1997 году Серф, страдающий пониженным слухом, становится одним из руководителей Галлаудетского университета — государственного вуза для обучения глухих и слабослышащих людей.

  С 1999 по 2007 возглавлял руководство организации ICANN.

  С сентября 2005 года Винтон Серф является вице-президентом и «главным проповедником интернета» («верховный апостол») в корпорации Google (недоступная ссылка).

  В 2008 году доктор Серф возглавил комитет IETF по разработке и внедрению интернационализованных доменных имён.

  Серф является сопредседателем Campus Party Silicon Valley, американского издания одного из крупнейших технологических фестивалей в мире, наряду с Эл Гор и Тимом Бернерсом-Ли. С 2009-2011 гг. Серф был избран членом Совета управляющих Smart Grid Interoperability Panel (SGIP). SGIP является государственно-частным консорциумом, созданным NIST в 2009 году, и представляет собой форум для предприятий и других заинтересованных групп для участия в координации и ускорении разработки стандартов для развивающейся Smart Grid. Серф был избран на двухлетний срок в качестве президента Ассоциации вычислительной техники (ACM) с 1 июля 2012 года.

  16 января 2013 года президент США Барак Обама объявил о своём намерении назначить доктора Серфа на ключевой пост администрации Национального совета науки^[11]. Серф также входит в число 15 членов совета управляющих Международного института информационных технологий в Хайдарабаде.