Вскоре после начала Великой Отечественной войны, в сентябре 1941 г. призван в Красную Армию Горисским военкоматом Армянской ССР. В действующей армии с 1941 по 1945 гг. Воевал рядовым в строительном батальоне, наводчиком миномета, командиром минометных взвода и роты. Старший лейтенант Серо Николаевич Ханзадян окончил войну в Восточной Пруссии в должности командира минометной роты 261-го стрелкового полка 2-й стрелковой дивизии. Воевал на Волховском, Ленинградском, 2-м Прибалтийском и 3-м Белорусском фронтах. Участник обороны Ленинграда, Ленинградско-Новгородской, Прибалтийской и Восточно-Прусской наступательных операций. Был трижды ранен и контужен. За отвагу в боях награжден двумя боевыми орденами.

В 1945 г. демобилизован, вернулся в Армению.