Die Serienfertigung (lateinisch serere, „aneinanderreihen“, „zusammenfügen“) ist in der Industrie ein Produktionstyp, der durch die gleichzeitige oder unmittelbar aufeinander folgende Produktion mehrerer gleichartiger Produkte (Serie) gekennzeichnet ist, die auch Serienprodukte genannt werden.
Die Serienfertigung findet mit einer großen, aber begrenzten Anzahl von Wiederholungen statt. Ist der Leistungsumfang einer Serie abgeschlossen, beginnt die Herstellung einer anderen Serie. Das Kennzeichen der Serienfertigung ist entsprechend die sich wiederholende und zielführende Schaffung und/oder Bearbeitung eines jeweils schließlich gleich bleibenden (Teil-)Produktes in großer Zahl, das in Gesamt- oder Teilprozessen zu Halb- bzw. Fertigerzeugnissen durch die Arbeitskräfte und/oder unter Einsatz von Maschinen oder direkt maschinell erzeugt oder bearbeitet worden ist und das bei gleicher Formgebung in Größe und Menge pro Einheit eine – je Serie – sichtbare (Form-)Gleichheit beim jeweiligen Produkt erzeugt. Als Teilserie kommen dabei bewusst gewählte Abweichungen betreffend Farbe und/oder Material bei gleichbleibender Form und großer Anzahl am jeweils gleichen (End-)Produkt in Frage, während die Produktion von Chargen oder Losen sich auf die leichte qualitative Abweichung der zu verarbeitenden Rohstoffe für Medikamente und Lebensmittel beziehen, die für die Produktion und Verarbeitung bewusst in Kauf genommen werden müssen.
Neben der Serienfertigung unterscheidet man als Fertigungsarten die Einzelfertigung, die Massenfertigung, die Sortenfertigung sowie die Chargenfertigung.