Serge Pépin détient un baccalauréat et une maîtrise en biologie de l’Université de Montréal et se spécialise alors dans le domaine des poissons. Il a commencé sa carrière dans les années 80 en travaillant comme expert-conseil pour le ministère du Loisir, de la Chasse et de la Pêche du Québec et pour l’organisme Canards Illimités Canada. Il a également enseigné l’ichtyologie à l’Université du Québec à Montréal et à l’Université de Montréal. Il a ensuite été biologiste à l’Aquarium de Montréal de 1989 à 1991, puis a rejoint le Biodôme en tant que responsable des collections d’animaux aquatiques de 1992 à 2009, puis en tant que contremaître et conservateur des espèces animales à la Division des collections vivantes, de la recherche et du développement scientifique jusqu'à son départ en retraite.