Wraz z Cartanem, Serre stworzył technikę pozwalającą użyć przestrzeń Eilenberga–MacLana do obliczenia grup homotopii sfer, które było uważane za największy problem topologii.
Publikacje Poza licznymi artykułami naukowymi oraz zespołowymi publikacjami książkowymi grupy Bourbaki opublikował książki, głównie po francusku: 1959: Groupes algébriques et corps de classes (ang. Algebraic Groups and Class Fields) – przetłumaczone na rosyjski; 1962: Corps locaux (ang. Local Fields); 1965: Lie Algebras and Lie Groups (ang.) – przetłumaczone na rosyjski; 1968: Abelian l-adic Representations and Elliptic Curves (ang.) – przetłumaczone na rosyjski; 1970: Cours d’arithmétique (ang. A Course in Arithmetic) – przetłumaczone na rosyjski; 1964: Cohomologie Galoisienne (ang. Galois Cohomology) – przetłumaczone na rosyjski; 1967: Représentations linéaires des groupes finis (ang. Linear Representations of Finite Groups) – przetłumaczone na rosyjski i polski; 1965: Algèbre locale, multiplicités (ang. Local Algebra: Multiplicities); 1977: Arbres, amalgames, SL2 (ang. Trees); 1994: z Uwe Jannsenen and Steven L.