Serge Berthier a obtenu son doctorat à l'Université Pierre et Marie Curie en 1986. Il est d'abord devenu professeur de physique à l'Université Pascal Paoli, Corte (France) où il a passé 7 ans. En 1987, il a rejoint l'Université Paris Diderot où il a créé un nouveau master dédié aux propriétés optiques des solides. Il a été directeur du CNRS GDR « Couleur et matériaux à effets visuels », professeur invité à la Faculté Universitaire Notre Dame de la Paix à Namur (Belgique). Il est actuellement membre de la chaire UNESCO-UNISA en Nanotechnologie à Cap Town (Afrique du Sud). Après des travaux théoriques sur les propriétés optiques des milieux désordonnés, il s'est tourné vers l'étude, la caractérisation et la modélisation des structures photoniques naturelles, que l'on retrouve par exemple dans les écailles des ailes des papillons, l'élytre des coléoptères, les plumes des oiseaux, les diatomées…considérées comme des modèles pour des dispositifs bio inspirés, notamment les absorbeurs solaires, les détecteurs de molécules, l'anticontrefaçon dispositifs pour billets de banque, pigments cosmétiques, LED... Il participe activement au développement de la bio-inspiration en France à travers le CEBIOS (Centre d'Excellence en Bio-Inspiration de Senlis). Il a publié plus de 200 articles et revues, 17 chapitres d'ouvrages collectifs, un livre (en français) sur les propriétés optiques des milieux inhomogènes, 4 livres, (1 traduit en anglais) sur les structures photoniques et les couleurs physiques des insectes, un livre sur les nanostructures naturelles et leurs applications et un essai sur la bio-inspiration. Il travaille actuellement sur un livre sur les interactions Lumières-Insectes.