Le Grand-Serre est situé dans le nord du département de la Drôme, en bordure du département de l'Isère, à 12 km au sud de Beaurepaire et à 6 km à l'est d'Hauterives.
Pour la période 1971-2000, la température annuelle moyenne est de 10,8 °C, avec une amplitude thermique annuelle de 17,6 °C. Le cumul annuel moyen de précipitations est de 999 mm, avec 8,7 jours de précipitations en janvier et 5,7 jours en juillet[1]. Pour la période 1991-2020, la température moyenne annuelle observée sur la station météorologique de Météo-France la plus proche, « Saint-Christophe-L_sapc »sur la commune de Saint-Christophe-et-le-Laris à 7 km à vol d'oiseau[3], est de 11,9 °C et le cumul annuel moyen de précipitations est de 1 004,4 mm[4],[5]. Pour l'avenir, les paramètres climatiques de la commune estimés pour 2050 selon différents scénarios d'émission de gaz à effet de serre sont consultables sur un site dédié publié par Météo-France en novembre 2022[6].
Au , Le Grand-Serre est catégorisée bourg rural, selon la nouvelle grille communale de densité à 7 niveaux définie par l'Insee en 2022[7].Elle est située hors unité urbaine[8] et hors attraction des villes[9],[10].
L'occupation des sols de la commune, telle qu'elle ressort de la base de donnéeseuropéenne d’occupation biophysique des sols Corine Land Cover (CLC), est marquée par l'importance des territoires agricoles (60,2 % en 2018), une proportion sensiblement équivalente à celle de 1990 (61 %). La répartition détaillée en 2018 est la suivante : forêts (37 %), prairies (33,8 %), zones agricoles hétérogènes (18,5 %), terres arables (7,9 %), zones urbanisées (2 %), milieux à végétation arbustive et/ou herbacée (0,8 %)[11]. L'évolution de l’occupation des sols de la commune et de ses infrastructures peut être observée sur les différentes représentations cartographiques du territoire : la carte de Cassini (XVIIIe siècle), la carte d'état-major (1820-1866) et les cartes ou photos aériennes de l'IGN pour la période actuelle (1950 à aujourd'hui)[Carte 1].
Le mot sèrra désigne une colline de forme allongée. La plaine des Serres, en Agenais (ou Agenois), correspond à un véritable plateau. Dans les Hautes-Alpes, de nombreuses communes ont un hameau nommé « le Serre » (Serre Chevalier en est le plus célèbre)[réf. nécessaire].
Avant 1790, Serre (qui n'a été dénommé officiellement le Grand-Serre qu'en l'an VIII) était une communauté de l'élection et subdélégation de Romans et du bailliage de Saint-Marcellin, formant trois paroisses du diocèse de Vienne : Saint-Clair, Saint-Julien-de-Montsage et Serre. Dans cette dernière paroisse, l'église, dédiée à saint Mamert, plus anciennement à saint Saturnin et auparavant à saint Pierre, était celle d'un prieuré de l'ordre de Saint-Benoît et de la dépendance de l'abbaye de Saint-Pierre de Vienne, réuni à cette abbaye en 1399. De telle sorte que les abbés de Saint-Pierre de Vienne furent depuis et jusqu'à la Révolution collateurs et décimateurs dans la paroisse de Serre[12].
En 1790, Serre, diminué d'une partie de la paroisse de Saint-Julien-de-Montsage (qui fut alors comprise dans la commune de Montrigaud), devint une communauté du canton d'Hauterives, de laquelle fut distraite, peu de temps après, la paroisse de Saint-Clair (pour être annexée au département de l'Isère). La réorganisation de l'an VIII en a fait le chef-lieu d'un canton de l'arrondissement de Valence, comprenant les communes suivantes : Épinouze, le Grand-Serre, Hauterives, Lapeyrouse-Mornay, Lens-Lestang, Montrigaud, Moras, Saint-Bonnet-de-Valclérieux, Saint-Christophe-et-le-Laris, Saint-Sorlin et Tersanne[12].
L'évolution du nombre d'habitants est connue à travers les recensements de la population effectués dans la commune depuis 1793. Pour les communes de moins de 10 000 habitants, une enquête de recensement portant sur toute la population est réalisée tous les cinq ans, les populations légales des années intermédiaires étant quant à elles estimées par interpolation ou extrapolation[15]. Pour la commune, le premier recensement exhaustif entrant dans le cadre du nouveau dispositif a été réalisé en 2007[16].
En 2021, la commune comptait 924 habitants[Note 1], en augmentation de 2,44 % par rapport à 2015 (Drôme : +2,94 %, France hors Mayotte : +1,84 %).
Elle est mentionnée pour la première fois en 1371. Seul édifice de ce type dans la Drôme, la halle se caractérise surtout par sa belle charpente en chêne[réf. nécessaire].
Église du XIIIe siècle : porte et bas-relief (Xe siècle, MH), clocher-tour roman (XIIe siècle), chœurgothique, chapelle (XVe siècle), bénitier ancien en marbre[13].
L'église Saint-Mamert s'intégrait dès le XIe siècle à un prieurébénédictin. Ne subsiste de l'époque romane que le tympan du portail (Christ en majesté) remployé lors de la construction du clocher-porche au XIIe siècle. La chapelle seigneuriale gothique a été bâtie entre 1499 et 1595 et possède une très belle rosace[réf. nécessaire].