Serkan Çayoğlu nasce in Germania da origini turche, da madre Suna e da padre Ümit Çayoğlu, insieme al fratello gemello Erkan.
Dopo le superiori, si laurea alla Facoltà di Economia dell'Università di Erlangen in Germania ed inizia una carriera da modello. A 25 anni si trasferisce ad Istanbul per diventare attore e frequenta corsi di recitazione con Ümit Çırak e Dolunay Soysert. Il debutto avviene in tv nella serie Kuzey Güney (2012) e nel videoclip musicale Ya Ya Ya Ya della cantante turca Hande Yener: nei due anni successivi è Hakan nella serie Beni Böyle Sev.
L'anno della svolta è il 2014: interpreta l'architetto Ayaz Dinçer in Cherry Season - La stagione del cuore (Kiraz Mevsimi) formando una delle coppie delle dizi turche più amate con Özge Gürel, che veste i panni dell'aspirante stilista Öykü Acar. Sono così affiatati che si sposeranno anche nella realtà nel 2022 in Germania, convolando in seconde nozze proprio in Italia, a Verona. La serie infatti è la prima ad arrivare in Italia facendo esplodere la dizi-mania, aggiudicandosi una seconda stagione fino al 2015. L'attore vince tre premi grazie a questo ruolo, ed è ospite sulla nostra tv di Silvia Toffanin a Verissimo e Maria De Filippi a C'è posta per te.
È il protagonista Demir Cerrahoğlu nella serie Love of My Life (Hayatımın Aşkı, 2016) accanto a Hande Doğandemir; poi nel cast della miniserie Börü - Wolf (Börü) e nel film spin-off come il soldato Kaya Ülgen. Dal 2018 al 2020 è Taci nella serie Kadın, nel 2019 Cihangir Tepeli / Karabulut nella serie Halka, nel 2020 Adem Sahin nella serie Yenı Hayat.
Altri ruoli più recenti includono: Bereli / Ankaralı / Ali İhsan Cenkeri nella serie Kıbrıs: Zafere Doğru, Serkan nel film Oh Belinda (Aaahh Belinda, 2023) di Deniz Yorulmazer, e Hakan nel film Oregon di Kerem Ayan, oltre a Kerem Sipahioğlu nella serie Kader Bağları insieme ad Ayça Ayşin Turan, e Maometto II nella serie Mehmed: Fetihler Sultanı (2024).