Родился 7 (19) января 1863 года в станице Нижнекурмоярской (ныне Цимлянского района Ростовской области). Отец — донской казак, был полковым казначеем, есаулом Войска Донского. Детские годы провёл в Польше, где служил его отец. В 1873 году вернулся с семьёй на Дон в станицу Усть-Медведицкую. Окончил Усть-медведицкую гимназию (1883). Поступив в 1883 в Петербургский университет, на физико-математический факультет, Александр Попов попал в среду революционного студенчества, в кружке познакомился с марксизмом. За участие в революционном движении (вместе с А. И. Ульяновым) и в связи с покушением на Александра III А. Попов был арестован и выслан в Архангельскую губернию. Во время ссылки написал в Пинеге свой первый рассказ «На льдине», который был под псевдонимом Серафимович опубликован в газете «Русские ведомости» в 1889 году. По окончании ссылки А. Серафимович жил на Дону под надзором полиции, продолжая свою литературную деятельность.

В 1902 году переселился в Москву, стал участником литературной группы «Среда». Во время Первой мировой войны Серафимович был военным корреспондентом «Русских ведомостей». Безоговорочно принял Октябрьскую революцию. В 1918 году возглавлял литературный отдел газеты «Известия».

Главное произведение Серафимовича, ставшее одним из самых значительных явлений послеоктябрьской литературы, — повесть «Железный поток» (1924). В ней изображены реальные события Гражданской войны — поход Таманской армии под командованием Е. И. Ковтюха (в романе Кожуха) летом 1918.

С ноября 1926 по август 1929 года был главным редактором журнала «Октябрь». В 1934 году выбран в состав Президиума правления СП СССР. Умер 19 января 1949 года. Похоронен в Москве на Новодевичьем кладбище.