2009-10 sezonunun ilk haftalarında da rakipleri boş geçmeyen Sercan Yıldırım, Kasım 2010’da dizinden yaşadığı sakatlıktan dolayı yaklaşık iki ay sahalardan uzak kaldı. Dönüşte Sivasspor ile oynanan Türkiye Kupası maçında üç gol birden atmayı başardı. Ayrıca Bursaspor, sezonu şampiyon tamamlayarak kulüp tarihinde ilk kez böylesi ciddi bir başarı elde etti. Sercan, UEFA’nın resmî yayını Champions Dergisi’nin Ekim-Kasım 2010 sayısında Türk futbolunun umut vadeden oyuncusu olarak anılan Sercan Yıldırım, Bursaspor adına iyi geçmeyen 2010-11 UEFA Şampiyonlar Ligi grup aşamasındaki Rangers maçında ağları sarsarak bu arenada Bursaspor tarihinin ilk golünü atmayı başardı ve forması Bursaspor müzesine kaldırıldı. 2010-11 sezonunda ise sekiz defa ağları sarsmayı başardı. 2 Mart 2011 tarihinde Bursaspor'un Sercan Yıldırım'ın transferi için Rossiyskaya Premyer-Liga ekiplerinden Lokomotiv Moskva ile 5,5 milyon € bonservis bedeli karşılığında anlaşıldığı ve oyuncunun 3 Mart'ta yeni kulübüyle sözleşme imzalayacağı duyuruldu. 5 Mart'ta ise transferin bonservis konusunda yaşanan anlaşmazlıklar sebebiyle gerçekleşmeyeceği belirtildi. 19 Ağustos 2011 tarihinde RSC Anderlecht'de karşı oynanan ve 1 -2 kaybedilen UEFA Avrupa Ligi play-off karşılaşması sonrasında teknik direktör Ertuğrul Sağlam radikal kararlar alınacağı açıkladı. Bu açıklamadan iki gün sonra düzenlenen basın toplantısında futbolculardan İbrahim Kaş, Volkan Şen ve Sercan Yıldırım'ın süresiz kadro dışı bırakıldığını ve kendilerine kulüp bulmaları söylendığını belirtti.
Galatasaray2011-12 sezonunun yaz transfer döneminin son gününde 3 milyon € + futbolcu Musa Çağıran'a karşılık Bursaspor'dan Galatasaray'a transfer olduğu Galatasaray Kulübü tarafından açıklanmıştır. İmzalanan sözleşme 5 sezonluktu ve sözleşme gereği Sercan Yıldırım bu transferde her sezon için 700 bin € sabit ücret ve her sezon için 8 bin 500 € karşılaşma başı ücret alacağı belirtildi. Bunun dışında eğer futbolcu bir sezonda 30 ve daha fazla resmi müsabakada görev alması halinde takip eden sezona ilişkin sabit transfer ve maç başı ücretlerinin yüzde 10 arttırılarak ödeneceği kaydedildi.
Sercan, Galatasaray formasıyla resmî maçlardaki ve Süper Lig'deki ilk golünü Süper Lig'in 2011-12 sezonunun 19. haftasında oynanan Samsunspor maçında kaydetmiştir. Ayrıca Sercan Türkiye Kupası maçında Adana Demirspor ağlarını 2 kez sarsmayı başarmış ve Galatasaray bu maçtan 4-1 galip ayrılmıştır. 2011-12 sezonunun ardından adı Trabzonspor ve Eskişehirspor gibi takımlarla anılsada Sercan, 2012-13 sezonunda ise Galatasaray formasıyla ilk maçına Kasımpaşa karşısında oyuna sonradan dahil olarak çıkmıştır. Sercan ikinci resmi maçına ise 23 Eylül 2012'de Akhisar karşısında çıkmış ve Akhisar ağlarını havalandırmayı başarmıştır. O sezon Türkiye Kupası'nda 2 maça çıkan Sercan, 27 Kasım 2013 tarihinde oynanan ve Galatasaray'ın 4-1 kazandığı Balıkesirspor maçında 1 gol atmış ve 2 asist yapmıştır. Bu performansıyla birlikte 2 gol atan Aydın Yılmaz ile en çok dikkat çeken isim olmuştur.
