Joan Serra i Vilaró va ser arqueòleg i historiador i va néixer al si d’una família nombrosa. Va estudiar teologia, filosofia i llatí als seminaris de Vic (va mantenir sempre bones relacions amb tres destacats eclesiàstics d’aquesta diòcesi: el canonge Jaume Collell i els preveres Josep Gudiol i Eduard Junyent) i de Solsona. Va rebre la tonsura el 1900, el diaconat el 1901 i el presbiterat el 1902. Va exercir com a coadjutor o vicari a les parròquies de Casserres (1903-1904), Bagà (194-1906 i 1908-1909) i Solsona (1906-1908), i fou nomenat beneficiat de l’antiga Col·legiata de Cardona (1915). Es va fer càrrec de l’Arxiu Diocesà de Solsona, per ordre de l’administrador apostòlic Joan Baptista Benlloch i Vivó (1906), i va investigar, per delegació de l’Institut d’Estudis Catalans, als arxius de Bagà i de la Pobla de Lillet (1908). El 1909, el bisbe Lluís Amigó i Ferrer va ordenar el trasllat del Museu Diocesà de Solsona al Palau Episcopal, alhora que va encarregar a Serra i Vilaró la tasca d’ordenació i conservació. Amb el suport del bisbe Francesc d’Assís Vidal i Barraquer i sota els auspicis de la Junta Superior de Excavaciones y Antigüedades (amb seu a Madrid), mossèn Serra es va dedicar activament, entre el 1916 i el 1925, a la recerca de les restes prehistòriques, protohistòriques i fins i tot d’època romana del territori: dolmen de Llanera, coves del Segre, de Can Maurí i de Riner, poblats d’Anseresa i de Sant Miquel de Sorba i jaciments d’Abella i de Solsona, entre d’altres. La seva tasca activa i eficaç va fer que augmentessin en gran mesura els fons del Museu Diocesà de Solsona, mentre compaginava aquesta activitat arqueològica amb les altres dedicacions i aficions històriques, etnogràfiques i literàries.

Entre d’altres, va publicar articles sobre l’acta de dedicació del temple de Sant Vicenç Màrtir del castell de Cardona (Butlletí de Centre Excursionista de Catalunya, 1903), la taula romànica de Sant Jaume de Frontinyà (La Veu de Catalunya [LVC], 1909), la Creu de Llobera (LVC, 1910), la Tapisseria del bisbe Pons (LVC, 1912), l’argenter barceloní Marc Olzina (LVC, 1913), la marededéu del Claustre de Solsona (Estudis Universitaris Catalans, 1910, i LVC, 1913), el mestre Segimon Pujol, escultor de Gurb (Catalana, 1919), el pintor alemany Ricart i el castell d’Ardévol (Catalana, 1919), les filigranes de l’Arxiu de Bagà (Analecta Sacra Tarraconensia [ASC], 1929) i l’artista Dionís Vergonyós (ASC, 1932), entre d’altres. Es va donar a conèixer en el món científic estatal amb la publicació, a Madrid, entre el 1917 i el 1926, de vuit memòries d’excavació i, especialment, pels llibres El vas campaniforme a Catalunya i les coves sepulcrals eneolítiques i De metal·lúrgia prehistòrica a Catalunya, tots dos impresos a Solsona el 1924. En aquella època, va entrar en relació amb el reusenc Eduard Toda i Güell, el qual el va convidar a explorar (des del 1922) les coves d’Escornalbou (Riudecanyes, Baix Camp), sobre les quals va publicar l’estudi Escornalbou prehistòrich, imprès el 1925. Aquest mateix any fou cridat a Tarragona pel ja arquebisbe Vidal i Barraquer i, tot i que encara va publicar algun estudi de temàtica protohistòrica, com el molt interessant volum sobre La civilització megalítica a Catalunya (1927, accèssit del Premi Martorell), el seu treball es va centrar bàsicament en la direcció de les excavacions que es portaven a terme a la necròpolis paleocristiana, descoberta molt a prop del riu Francolí, arran de la construcció a Tarragona de la Fàbrica de Tabacs, una intervenció continuada que va complementar amb l’exploració a la zona corresponent a l’antic Fòrum de la Colònia i en altres indrets de la ciutat. Els resultats de la seva intervenció a la necròpolis de Sant Fructuós els va publicar en quatre memòries, editades per la Junta Superior els anys 1928, 1929, 1930 i 1935, les quals juntament amb la de les excavacions al Fòrum, editada el 1932, constitueixen encara una font de referència obligada per a qualsevol recerca actual d’arqueologia cristiana i clàssica.
  També són d’interès els articles sobre les pintures murals de la Seu de Tarragona (La Cruz, 1934, i Semana Santa, 1941), sobre tres pintors desconeguts (Boletín Arqueológico [BA], 1943), sobre documents referents a diversos pintors, escultors i argenters (BA, 1950), sobre els Vergonyós de Tarragona (BA, 1950) i sobre el penó de l’arquebisbe Pere d’Urrea (BA, 1950), i els llibres Les ciutats de fang romanes del nord d’Àfrica (1933), La capella de les Santes Verges de la Seu de Tarragona i l’escultor Joan Salvadó i Voltes (1934, amb Josep Recasens) i El santuari de la Mare de Déu de Paller (de Bagà, 1935). Arran de l’esclat revolucionari provocat per la rebel·lió militar del juliol del 1936, poc després d’aparèixer l’obra de síntesi Fructuós, Auguri i Eulogi. Màrtirs sants de Tarragona, va sortir de Catalunya (gràcies a les gestions de Ventura Gassol, conseller de Cultura de la Generalitat) i es va refugiar a França i a Itàlia, on va continuar la recerca històrica. Va tornar a Tarragona un cop acabada la Guerra Civil i el 1940 fou nomenat, pel cardenal Vidal i Barraquer (des de l’exili), canonge de la catedral tarraconense. Entre el 1946 i el 1949 va fer pública la seva hipòtesi sobre la cronologia romana de la muralla antiga de Tarragona, en la qual va trencar velles interpretacions i va redreçar la historiografia més moderna sobre la qüestió. Durant aquesta fase de la seva maduresa, i fins gairebé el final, va publicar un gran nombre de treballs de caràcter històric, arqueològic, artístic i també literari, d’entre els quals cal esmentar San Próspero de Tarragona y sus discípulos refugiados en Italia en el año 711 (1943), La Comisión de Monumentos Históricos y Arqueológicos de la provincia de Tarragona ante las ruinas de Poblet (1946), El frontispicio de la catedral de Tarragona (1960), Santa Tecla la Vieja. La primitiva catedral de Tarragona (1960), El Rector de Vallfogona Vicente García, autor del “Quijote” de Avellaneda (1949 i 1964) i els primers volums d’una monumental Història de Cardona (1962-1968). Pels mèrits científics que va obtenir, per la importància de les seves investigacions i dels seus descobriments i per la vàlua de les nombroses publicacions, va rebre molts títols i distincions cíviques i acadèmiques, com la Cruz de Alfonso X el Sabio (1950). Fou membre corresponent de la Reial Acadèmia de Bones Lletres de Barcelona (1907), de la Real Academia de la Historia (1914), de l’Institut Imperial d’Arqueologia de Berlín (1933) i de la Pontificia Accademia Romana di Archeologia (1942), així com comissari local d’Excavacions Arqueològiques a Tarragona (1941-1947), col·laborador del Museu Nacional Arqueològic de Tarragona (1943), president de la Comissió Provincial de Monuments de Tarragona (1943-1946), conseller vitalici de l’Institut d’Estudis Tarraconenses de la Diputació Provincial (1951), Fill Adoptiu de Tarragona (1949), de Bagà (1952) i de Solsona i Fill Predilecte i Medalla de la Vila de Cardona (1953 i 1956). Va morir a Tarragona quan ja tenia noranta anys i el van enterrar —a petició seva— a l’interior d’un antic monument funerari de la necròpolis paleocristiana. El 1994, el Museu Nacional Arqueològic de Tarragona i el Museu Diocesà i Comarcal de Solsona van dedicar-li una exposició d’homenatge i van editar el catàleg homònim Revelar el passat, que inclou una detallada relació biobibliogràfica del personatge i una selecció de les fotografies (conservades) que va fer al llarg de la seva vida.