Non si hanno notizie precise sull’origine storica del centro di Serdiana, le varie ipotesi che si avanzano sono basate sul ritrovamento di diverso materiale archeologico durante i lavori agricoli. Nelle vicine campagne sono stati ritrovati oggetti litici a testimoniare i primi insediamenti neolitici. Gli stessi scavi, eseguiti nelle vicinanze della chiesetta campestre di Santa Maria di Sibiola, dove furono rinvenuti strumenti in pietra e altri oggetti, documentano la presenza umana fin dalla preistoria, nonché in periodo nuragico, in epoca fenicio-punica e, successivamente, per tutto il periodo romano. Dal secolo XI Serdiana appartenne al giudicato di Cagliari e fu compreso nella Curatoria di Dolia o Parte Olla, passando ai conti della Gherardesca. Dopo il 1257 il Giudicato si smembrò e fu annesso al regno d’Arborea in seguito fu dato in feudo ai Bollaix sino al 1297, anno in cui fu ceduto al comune di Pisa. In un vecchio registro pisano risalente ai primi anni del Trecento, si ritrova Serdiana, detta allora “Villa Sidriani”; dai dati rilevati pare si trattasse di un piccolo villaggio che versava annualmente una quota al Comune di Pisa equivalente a sei libre in danaro, dieci soldi per i diritti sulla produzione del vino, 54 starelli di grano e 42 di orzo.(*). Nel 1323 Serdiana passò agli Aragonesi, che sottomisero la Sardegna lasciando intatto solo il giudicato di Arborea. Il territorio conquistato venne diviso in feudi. Serdiana, insieme agli altri villaggi di Ussana, Siserri, Turris, Bacu e Jana e ad alcuni villaggi distrutti o disabitati, venne concessa, nel 1328, al nobile Clemente Salavert.   
Quando nel 1358 gli aragonesi fecero il censimento dei loro feudi, Serdiana risulta un possedimento di R. de Monphao o Raimondo di Mont Pavon, al quale gli abitanti versavano una quota che corrispondeva esattamente alla tassa versata in precedenza al Comune di Pisa.
Pare che in quel periodo Serdiana fosse completamente spopolata in seguito alla peste e alla difficoltà dovute alle carestie e alle guerre.

Nel 1440 passò ai Tomich sotto i quali con il nome di Sardiani contavano 26 fuochi (famiglie). Appartenne ai Mora nel 1544, e dieci anni dopo, ai Gaspari-Porcella...in seguito appartenne ai Fortesa. (In epoca medioevale sorgevano nel territorio di Serdiana numerose altre ville: Balardi, già spopolata nel 1455; Bacu, Modulu e Turri de Casu, tutte abbandonate).

Nel 1678 la ritroviamo costituita in "Baronia de Serdiani" con 114 fuochi. Nel 1728 la Baronia si scisse in due Marchesati: il Marchesato di San Xavier o Saverio, comprendente Serdiana e Donori e il Marchesato di sant’Esperate.

Ultimo feudatario di Serdiana fu la marchesa Donna Giovanna Carcassona Brunengo. Per il riscatto del marchesato, il Comune pagò Lire sarde 3.388.

Per quanto riguarda l’origine del nome, gli studiosi non sono concordi. C’è chi ipotizza una derivazione dalla radice fenicia “SARED” che significa rosso, dal colore delle argille esistenti nella zona, c’è invece chi sostiene che l’antico toponimo deriverebbe da “Sergius” un ricco patrizio romano “cives”, i cui possedimenti  agricoli avrebbero dato origine al primo nucleo dal quale poi il paese si sarebbe sviluppato col nome di “Sergiana”.

(*) R. Solinas “Feste e sagre del Parteolla”

Nel contesto urbanistico del centro storico, si trova una delle più importanti strutture del paese: Il Castello Roberti

Il Castello risalente al XVIII sec., apparteneva al feudo della Villa di Serdiana in concessione, dal Regno di Sardegna con il titolo di "Marchesato di San Saverio" a Efisio Luigi Carcassona, algherese, la cui nipote sposò il Conte Edmondo Roberti di Castelvero (nobile piemontese, appassionato archeologo).
L’edifico presenta due torri merlate laterali; al centro la residenza abitativa articolata su due  piani: piano terra (zona giorno) e piano superiore (zona notte).
Lo stemma, che ancora oggi si trova sul portone principale che dà accesso all'edificio, è da attribuire a questi ultimi proprietari.
L’ultimo Marchese vendette la Casa-forte a tre agricoltori continentali: Vandoni, Muzzioli e Rastano, da cui, dopo 18 anni di  affitto, le acquistò Francesco Angius, padre degli attuali proprietari.

Sono antichissime le testimonianze storiche che attestano la presenza di insediamenti.
Numerosi i nuraghi. Ritrovamenti di grandissimo interesse sono quelli avvenuti nel 1919 inlocalità Bruncu'e s'Olia, quando due contadini, Giuseppe Altea e Biagio Vincis, scoprirono due tombe risalenti al VII sec. d.C.
   Ritrovamento ancor più importante perchè il corredo funebre, grazie al quale fu possibile la datazione, comprendeva splendidi gioielli come orecchini ed un anello in oro, una collana, anch'essa con elementi aurei, ed una brocca in bronzo.
   Furono ancora una volta i Vittorini di Marsiglia a dare un forte impulso all'economia della zona, così come accadde alla vicina Dolianova ed agli altri centri toccati dai monaci benedettini intorno al 1100.
   Nelle numerose borgate limitrofe come Sibiola, Balardi, Bacu e Modolo, l'agricoltura costituì un settore alquanto vivace fino alle pestilenze ed alle successive carestie lungo la seconda metà del 1600 in seguito alle quali le suddette borgate vennero abbandonate. Solo Serdiana, che finì per ospitare le famiglie superstiti, resistette, incrementando notevolmente la popolazione.
   Unica traccia oggi rimasta di questi piccoli centri è la chiesetta di Santa Maria di Sibiola (XII sec.). Costruita dai Vittorini, la chiesa si trova nella campagna a circa 3 km dal paese su una collina da cui è possibile ammirare un magnifico panorama fatto da uliveti e vigneti.
   Santa Maria di Sibiola - vero simbolo di Serdiana oltre che una delle costruzioni sacre più belle del Parteolla - è realizzata in pietra arenaria. Lo stile, tipicamente romanico-pisano, le conferisce un aspetto molto sobrio e gradevole, abbellito nella facciata da una serie di archetti pensili e piastre di ceramica decorata. Particolare la scala laterale grazie alla quale si accede al tetto.
   La chiesa, a due navate, conteneva anche alcuni elementi artistici di pregio come un politico attribuito al maestro di Olzai ed un'acquasantiera (XII sec.) custoditi rispettivamente nella Pinacoteca di Cagliari e nella Parrocchiale di san Salvatore (XVI sec.) a Serdiana.