1930-е годы – время глобальной индустриализации, ускоренных темпов развития промышленности и обороноспособности страны. Созданию военно-воздушного флота и развитию отечественной авиации уделялось особое внимание. Стране нужны были летчики, инженеры, авиатехники, мотористы. Начались массовые призывы молодежи в авиацию.

Комсомол взял шефство над военно-воздушным флотом: поставлял комсомольцев-активистов, боролся за авиаграмотность и пополнял Красный воздухофлот новыми самолетами и молодыми кадрами. «Комсомолец – на самолет!», «Дадим стране 150 тысяч летчиков!», «Молодежь – в военные школы!».

В 1930-е годы возросло количество аэроклубов, летных школ и авиаучилищ. Стихи и песни прославляли романтику неба и тысячи мальчишек мечтали стать летчиками, образ которых ассоциировался с мужеством, смелостью, героизмом. Валерий Чкалов, Владимир Коккинаки, Анатолий Ляпидевский – кумиры, которыми гордились юноши и девушки страны.

Период с 1929 по 1937 год – время взлета советской авиации: развитие самолетостроения, рождение «Красной пятерки», положившей начало групповому высшему пилотажу, спасение челюскинцев, давшее стране первых Героев Советского Союза, рекорды дальних перелетов. Все это заставляло молодежь мечтать о покорении неба и уходить в полет за мечтой.

В июне и августе 1929 г. проходил очередной набор курсантов на отделения летчиков и техников. Кандидатов присылали из военных округов, здесь, в школе они держали испытания. И выдерживали экзамен лишь те, кто долго и упорно готовился. Кандидаты проходили 4 комиссии: мандатную, учебную, медицинскую и психотехническую.

Карантин, где находились кандидаты в период прохождения комиссий, помещался в здании бывшей церкви кадетского корпуса. Над входом в карантин висела красное полотнище с гостеприимными словами «Добро пожаловать».

В этот набор 8 июля 1929 года в число курсантов роты летно-теоретического отделения был принят 18–ти летний сталевар Надеждинского завода Анатолий Серов.

В 1929 году школа располагала достаточным количеством самолетов, моторов и другой матчасти, которая обеспечивала нормальную работу всех циклов учебного отдела.

В школе проводилась большая спортивная работа. Часто организовывались лыжные походы в подшефные колхозы Вольского района. В зимний сезон 1929 -30 гг. первенство по лыжам в школе держал курсант-учлет А.Серов.

Активное участие курсанты принимали и в благоустройстве города, ремонтируя дороги и тротуары, приводя в порядок скверы, озеленяя улицы и площади.

В Гатчину Анатолий Серов прибыл вместе с большой группой молодых лётчиков, таких же, как он выпускников лётных школ. С первых полётов он выделялся среди них техникой пилотирования и точностью выполнения поставленных задач. Активно Анатолий включился и в спортивную жизнь части. В лыжах ли, в футболе, хоккее или спортивной гимнастике — везде Серов был заводилой и выходил победителем. По вечерам в клубе вокруг него неизменно собиралась компания молодых лётчиков. Лидерские качества Серова были замечены начальством. Скоро Анатолий был назначен на должность старшего лётчика, а в ноябре 1932 года — командира звена. Его звено быстро стало одним из лучших в эскадрилье, и Серову доверили вводить в строй очередное молодое пополнение.

На празднике авиации за блестящий каскад фигур высшего пилотажа Серова наградили новыми летными очками, которыми он очень гордился. «Я выгляжу в них как старый воздушный волк!»

Карьера Серова в 1-й истребительной авиаэскадрилье развивалась успешно, но неожиданно в августе 1933 года его вызвали в Москву, где вручили приказ о переводе на Дальний Восток. Военную службу лётчик продолжил в 26-й отдельной истребительной авиационной эскадрилье 26-й тяжёлой бомбардировочной бригады Особой Краснознамённой Дальневосточной армии в должности командира 2-го звена. Эскадрилья, которой командовал М. П. Харитонов, дислоцировалась в Хабаровске.

На Дальнем Востоке Серову пришлось летать на новом для себя истребителе — И-5. В его пилотажном стиле снова появилась резкость и грубость, за что его упрекали ещё в Оренбургской лётной школе. Но Анатолий сумел быстро изжить этот недостаток за счёт упорных тренировок и снова стал лучшим по всем показателям. Его друг Александр Павлович Николаев об этом периоде службы Серова вспоминал:

У Анатолия Константиновича был свой стиль полёта. Остались в прошлом резкость и грубость пилотажа, за которые его справедливо упрекали. Эти недостатки сменились замечательной напористостью, неустрашимостью, решительностью в стиле полёта. Отчаянно, горячо пилотировал. И наши лётчики любовались его пилотажем. Со своим звеном он занимал почти всегда первые места по всем показателям. Помню, он быстрее всех набирал высоту в пять тысяч метров… Стрелял в воздухе великолепно, по меткости стрельбы его никто не мог превзойти. Да и всё звено Серова шло впереди по воздушным и наземным стрельбам.

За время службы на Дальнем Востоке А. К. Серов неоднократно становился чемпионом по высшему пилотажу среди лётчиков Особой Краснознамённой Дальневосточной армии[78], имел 40 поощрений от командования.

Отпуск в апреле-мае 1935 года Серов проводил в Москве. Здесь он впервые увидел в деле новые советские истребители И-15 и И-16. Дальневосточник добился разрешения бывать на московских аэродромах, где познакомился со многими лётчиками, техниками и конструкторами. Новые друзья убедили Анатолия, что для успешного продолжения военной карьеры ему необходимо получить академическое образование.

Вернувшись на Дальний Восток, Серов сразу подал рапорт с просьбой отправить его на учёбу в академию]. Командующий ВВС ОКДВА А. Я. Лапин не хотел отпускать своего лучшего лётчика в Москву и назначил Серова командиром отряда, но всё же Анатолий проявил настойчивость и при поддержке партийной организации добился, чтобы его зачислили кандидатом на поступление в Военно-воздушную академию имени профессора Н. Е. Жуковского на 1936 год. Дальше помогли московские знакомые, которые пробили ему вызов в Москву уже в текущем 1935 году. Успешно сдав вступительные экзамены, А. К Серов стал слушателем командного факультета академии. Осенью того же года постановлением СНК за № 2590 в ВВС РККА были введены персональные воинские звания, и Серов получил петлицы старшего лейтенанта.

Хотя учился Анатолий хорошо, но академия не оправдала его ожиданий. Уже во время учёбы он понял, что в учебном заведении готовят командиров, управляющих крупными воздушными соединениями преимущественно с земли. За год обучения он если и поднимался в небо, то только в качестве пассажира. Перспектива провести ещё четыре года без полётов угнетала его, и в конце учебного года он подал рапорт с просьбой о переводе в строевую часть или на испытательную работу. Его просьба была удовлетворена, и в мае 1936 года он получил назначение на должность командира звена в Научно-испытательный институт ВВС РККА.