Nascida em 1958 em Bologna (Itália), Lucia Serena Rossi estudou na Università di Bologna (Universidade de Bolonha, Itália), onde obteve o diploma de Direito em 1982 e mais tarde, em 1989, um doutoramento em Direito Europeu.

Paralelamente aos trabalhos da sua tese, trabalhou como investigadora jurídica, entre 1982 e 1987, num instituto de investigação italiano. Em 1985, obteve o estatuto de advogada em Itália.

De 1991 a 1994, Lucia Serena Rossi foi professora‑adjunta de Direito Internacional na Università degli Studi di Urbino (Universidade de Urbino, Itália) e, de 1994 a 1997, professora associada de Direito Internacional. Na Università di Bologna, ensinou Direito Internacional e Europeu na qualidade de professora associada de 1997 a 2000. Nomeada professora de Direito da União Europeia, foi nesta Universidade que lecionou um curso desta disciplina desde 2000, continuando a dar aulas de Direito Internacional Público e de Direito Internacional Privado.

Lucia Serena Rossi contribuiu para a difusão do Direito da União em várias outras universidades: foi professora convidada na Université Robert-Schuman (Universidade Robert-Schuman, Estrasburgo, França) de 2000 a 2008, na Université Nice Sophia-Antipolis (Universidade Nice Sophia-Antipolis, Nice, França) em 2004, na Université Paris 1 Panthéon-Sorbonne (Universidade Paris 1 Panthéon-Sorbonne, Paris, França) em 2008, na Boston University (Universidade de Boston, Estados Unidos) em 2014 e no King's College London (Reino Unido) de 2005 a 2015. Na qualidade de professora convidada, lecionou igualmente na Tōkyō daigaku (Universidade de Tóquio, Japão) e na Universiteit Gent (Universidade de Gent, Bélgica) em 2004, bem como na University of Denver (Universidade de Denver, Estados Unidos) em 2002 e em 2009. É igualmente autora de várias obras.

Lucia Serena Rossi ocupou, por outro lado, entre 1998 e 2018, o cargo de diretora do Centro Internacional de Investigação sobre o Direito Europeu na Università di Bologna. Depois de, entre 2009 e 2010, ter assumido as funções de vice-presidente da Sociedade Italiana de Direito Internacional e de Direito da União Europeia, fez parte, no triénio 2011-2013, do Comité de Gestão misto da Escola Sino‑Europeia de Direito da Zhōngguó Zhèngfǎ Dàxué (Universidade Chinesa de Ciências Políticas e de Direito, China). Entre 2014 e 2018, integrou o Comité Diretor da Academia de Direito Europeu (ERA) em representação do Governo italiano que a nomeou, entre 2014 e 2017, conselheira jurídica no Departamento das Políticas Europeias da Presidência do Conselho de Ministros italiano.

Autora e coautora de numerosas obras jurídicas, Lucia Serena Rossi é também professora do Collège d'Europe em Bruges (Bélgica) e da Universidade do Luxemburgo desde 2019.

Sędzia Trybunału Sprawiedliwości od dnia 8 października 2018 r.  do dnia 7 października 2024 r.