Nasce a Patrasso dove il padre, avvocato, sposato a una nobildonna greca decaduta, si era recato in esilio perché ricercato come antiborbonico.  Tornata in Italia, nel 1860, la famiglia Serao si stabilisce a Napoli dove il padre inizia a lavorare come giornalista e dove Matilde trascorre un’adolescenza serena e dove compie gli studi come maestra, terminati i quali trova impiego in qualità di ausiliaria presso i Telegrafi di Stato dove lavorerà per 3 anni. Ben presto la vocazione letteraria divenne però prepotente; cominciò prima con brevi articoli nelle appendici del Giornale di Napoli, poi passò ai bozzetti e alle novelle, firmate con lo pseudonimo di Tuffolina. L’anno dopo strinse una forte amicizia con Eleonora Duse, famosa attrice a cui Matilde fu molto legata. 

A 26 anni, nel 1882, si trasferisce a Roma e collabora con il Capitan Fracassa con il quale collaborerà per cinque anni, scrivendo, sotto lo pseudonimo di Chiquita, dalle cronache rosa alla critica letteraria. 

L’uscita del libro che la rese famosa, Fantasia, nel 1883, fu aspramente criticato da Edoardo Scarfoglio, conosciuto alla redazione del Capitan Fracassa, che in seguito diventò suo marito. I due infatti si sposarono nel 1885 ed ebbero quattro figli maschi. Il matrimonio fu un vero evento mondano e venne descritto da Gabriele D’Annunzio su La Tribuna. 

Tra i due nacque un sodalizio non solo sentimentale ma anche un professionale. Insieme realizzarono il sogno di Scarfoglio di fondare un giornale ed infatti nel 1885 nacque il Corriere di Roma, definito come il primo tentativo italiano di creare un quotidiano su modello della stampa parigina. La Serao, nonostante le gravidanze non interruppe mai il suo lavoro e contribuì con i suoi scritti e invitando a collaborare le migliori firme del momento. Tuttavia il giornale non decollò a causa della concorrenza del più diffuso La Tribuna. Lei, prendendo spunto da quell’esperienza, diede alle stampe il romanzo Vita e avventure di Riccardo Joanna che Benedetto Croce definì “il romanzo del giornalismo”. Il giornalismo era infatti per Matilde Serao terreno di osservazioni, di costumi, che lei portava poi nei suoi romanzi, anche in quelli che la critica definiva mondani. Proprio in questa nota di “costume”, come partecipazione diretta alla realtà della vita e dell’essere è da riconoscere che «Donna Matilde aveva il giornalismo nel sangue». Alle sue note sulla moda, sui cibi, lo sport, gli eventi mondani, le novità del progresso, gli usi e costumi faceva da contraltare un’attenzione particolare a fatti e avvenimenti sociali, costituendo la misura dello stile Matilde Serao.

Chiuso il «Corriere di Roma» gravemente indebitato alla fine del 1887, la coppia si trasferisce a Napoli dove, grazie all’aiuto finanziario del banchiere livornese Matteo Schilizzi, nasce il Corriere di Napoli che diventerà uno dei quotidiani di maggior successo del Sud d’Italia e che ha in Matilde la vera animatrice e sulle cui pagine escono contributi a firma di Giosuè Carducci e Gabriele D’Annunzio. 

Nel 1891 Scarfoglio e la moglie lasciarono il Corriere di Napoli, di cui cedettero il proprio quarto di proprietà ricavando 100.000 lire. Con questo capitale la coppia decise la fondazione di un nuovo giornale, che venne chiamato Il Mattino uscito con il primo numero il 16 marzo del 1892. Il Mattino è ancora oggi uno dei giornali più diffuso in tutto il Sud Italia.

Il 13 novembre sul Mattino apparvero le dimissioni ufficiali della Serao da redattore del giornale. Ora era ufficialmente disoccupata. Diventare una redattrice di un giornale dopo essere stata fondatrice e condirettrice di un quotidiano, non era allettante. A questo si aggiunse l’umiliazione che la vita coniugale le aveva inflitto in pubblico e in privato.

Nel 1903 entrò nella sua vita un altro giornalista, Giuseppe Natale. Con Natale al fianco fondò e diresse un nuovo quotidiano, Il Giorno con il quale entrava in diretta concorrenza con Il Mattino di Scarfoglio. Il giornale della Serao fu più pacato nelle sue battaglie e raramente polemico e riscosse un buon successo. 

Nella sua vita, accanto all’attività giornalistica la Serao svolse la sua opera di narratrice che comprende oltre quaranta volumi fra romanzi e novelle, e che, iniziata all’insegna del verismo meridionale e seguì poi le mode dello psicologismo, dello spiritualismo misticheggiante e del cosmopolitismo.

Nel 1926 fu candidata al Premio Nobel per la letteratura ma fu assegnato a Grazia Deledda. 

Morì d’infarto a 71 anni nel 1927.