Флаг города Серпухова гербовый. Флаг утвержден Решением Совета депутатов города Серпухова от 6 октября 1999 года №136/25 и внесён в Государственный геральдический регистр под №565. В Положении о флаге города Серпухова он описан так:

"3. Оригинал флага города Серпухова представляет собой прямоугольное алое полотнище с отношением ширины к длине 2:3, несущее в центре изображение фигуры герба города Серпухова".

Решениями Совета депутатов МО "город Серпухов" от 29 июня 2005 года № 540/83 и от 1 марта 2006 года № 96/13 в решение от 6.10.1999 г. вносились изменения.

В 2019 году Серпуховский муниципальный район и городской округ Серпухов объединены в единое муниципальное образование городской округ Серпухов. В январе 2023 года к городскому округу Серпухов также присоединены бывшие городские округа Протвино и Пущино.

Решением Совета депутатов городского округа Серпухов № 5/56 от 5 февраля 2024 года утверждены Положения об официальных символах (гербе, флаге и гимне) городского округа Серпухов.

По информации И. Афонасенко