Serena Maria Auñón-Chancellor (ur. 9 kwietnia 1976 w Indianapolis, w stanie Indiana) – amerykańska lekarka, inżynier oraz astronautka NASA.
Wykształcenie Auñón-Chancellor posiada licencjat w dziedzinie elektrotechniki z Uniwersytetu George’a Washingtona, tytuł lekarza medycyny z University of Texas Health Science Center at Houston (Texas) (2001) oraz magisterium ze zdrowia publicznego zdobyte na University of Texas Medical Branch (UTMB) w 2006 roku.
Kariera medyczna Auñón-Chancellor została zatrudniona przez NASA jako chirurg lotniczy i spędziła ponad 9 miesięcy w Rosji, wspierając operacje medyczne astronautów z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Zajmowała stanowisko zastępcy chirurga załogi na STS-127 i Ekspedycji 22. Służy także jako zastępca dowódcy Wydziału Operacji Medycznych programu Orion.
W 2009 roku otrzymała Nagrodę pamięci Juliana E. Warda od Aerospace Medical Association za swój wkład w opiekę kliniczną nad członkami załóg lotów kosmicznych.