Di umili origini, Serafino, fin da piccolo dimostrò buone attitudini allo studio svolgendo con ottimi risultati corsi di retorica e umanità come seminarista. la madre, infatti, essendo rimasta presto vedova, avrebbe voluto avviarlo al sacerdozio, ma il giovane, il quale non aveva alcuna intenzione di assecondare tale scelta, si recò a Pisa dove passò l'esame di ammissione all'università. Nel 1838 ottenne il dottorato in medicina chirurgica, fece due anni di praticantato nell'Ospedale di Santa Maria Nuova a Firenze sotto la guida di Maurizio Bufalini e nel 1840 ricevette l'autorizzazione all'esercizio della medicina e chirurgia. Dopo un anno come interino a Grosseto, tornato a Firenze, fu nominato medico assistente volontario, ma anche l'esercizio di questa professione non rappresentò per Capezzuoli la scelta definitiva. Dopo la riforma della scuola medica fiorentina, avviata dal Giorgini alla fine del 1840, da cui derivò la Scuola medico-chirurgica di complemento e perfezionamento, furono istituite alcune nuove cattedre fra cui quella di chimica organica e fisica medica del professor Gioacchino Taddei e di anatomia patologica di Carlo Burci, entrambe frequentate da Serafino. Questi nel gennaio del 1843 fu nominato aiuto alla cattedra di chimica organica e fisica medica.