En 1989, des amis lui proposent de les aider à souder des bijoux destinés à la collection d'Yves Saint Laurent. Cette rencontre est capitale; dés l'année suivante, Serge crée ses propres pièces et collabore avec des créateurs de mode pour les bijoux et accessoires de leurs défilés :

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Thierry Mugler (1990 - 1991)
Claude Montana (1991 - 1993)
Lanvin Haute Couture (1992)
Joseph (1993)

Il réalise également des collections de bijoux pour Agnès b. (1992 et 1993), Sonia Rykiel (1993) et Paco Rabanne (1997).

En mars 1994, Serge fonde son atelier avec l'aide de sa compagne, Geneviève Chevillot, et expose à Paris au salon Première Classe où il fait la connaissance de ses agents pour le Japon et l'Italie et rencontre des journalistes de magazines influents comme Elle, Madame Figaro ou Women's Wear Daily. Dès lors, ses bijoux sont vendus en France, en Europe, au Japon et à Hong-Kong.

Malgré l'intérêt croissant pour leur travail, et les demandes grandissantes de leurs clients, Serge et Geneviève prennent garde à conserver leur manière de travailler. Tous les bijoux sont fabriqués en France, et travaillés à la main dans leur atelier.

En janvier 1999, Serge meurt accidentellement à moto dans Paris. Geneviève Chevillot, entourée des assistants de Serge, fonde alors l'Atelier Serge Thoraval et se consacre essentiellement à poursuivre la réédition des bijoux et à en étendre la diffusion.