シリアスが描きたいのに甘々カプ創作ができてしまうってことは、詳細なキャラ解釈より二人に甘々恋人同士であってほしいって願望が前に来ちゃってるのかも
元ネタ知識は解釈そのものじゃなくて解釈を活かすためのスパイスみたいなものだと思ってるから、まずキャラ一人一人の行動原理は何なのか、そのキャラがキャラであるための要素が何なのかをじっくり考えてみるのはどう？
原作を読み直して、トピ主がキャラのどういうところが好きなのか、それはなぜなのか、他のキャラと関わることでどういう風にそこが深まるのか…とかを、ロジックツリーみたいに考えていくとわかりやすいかも？
どうしても思いつかなかったら、原作のシリアスシーンの合間を妄想するような二次創作や他のシリアス作品のパロディをすればシリアスになるからそれをきっかけにするのもいいかも？
自分も上手いわけじゃないから参考にならなかったらごめん～

原作の歴史や文化も大事ですが、キャラクターの性格や抱えているものを理解できれば掘り下げられるかな？と思います。例えばキャラクターが悩んでいることから話を広げたりするのが一番簡単かなと思います。

心境が丁寧に描かれている作品はおそらくですが、最初と最後でキャラクターの感情が大きく変化しているものが多い気がします。何かに悩む、事件が起きる、解決に奔走する、解決、みたいな。個人的にはほんわかだと、ある程度キャラクターの感情が終始一定のような感覚がするので、掘り下げる＝キャラクターの感情に変化を作る、のが良いのかなと思います。

自分は逆に事件を起こしたりすることで掘り下げることしかできなくて、ほんわかした話がまったくできないので良いな〜と思います。

長編シリアスもよく書く字書きです
よくやるのは、キャラやカプの行動原理の掘り下げかな
ハマるカプが割と甘さ控えめな印象のふたりばかりってのもあるけど、恋愛感情よりも価値観や理念なんかをよく描いてる
ファンタジーならキャラの芯になっているものや闘う理由、国があるなら愛国心とか、逆に国を持たないならその背景とか
キャラ解釈を箇条書きしたメモを作ったりもする
Aが闘うのは自分のプライドのため、何故ならあのシーンでこうだったから
Aのプライドは過去の〜がキッカケで築かれたもの
BはAのプライドに感銘を受けている、何故ならあのシーンでこう言ったから
だからABの関係は、プライドのために闘うAとサポートするB、BはAの闘いを止めたりしない
AはBが本当は闘ってほしくないと思ってることを知っていて、そんなBの優しさに救われている
全部フェイクだけど、こんな感じで掘り下げた上で「Aの闘いを止めたいけど止められず葛藤するB」の話を書こうとか、そんな感じ
恋愛感情の前に、AとBってどんな関係なんだろうっていうのはよく考えてる
オールキャラやコンビみたいなカプもの以外も時々書くんだけど、いつもこんな感じで、キャラ同士の関係性について深めてるよ

私も歴史系元ネタがあるジャンルでやっていますが、元ネタは史実そのものを使うというより、キャラクターの思考回路や感情の動きを想像することの助けになっている感覚があります。

話が思いつかないならいっそ、創作したいシリアスなシーンや表情を先に大雑把に決めてしまうのはどうですか？　決めゴマにあたるシーンです。
そうしたら、このキャラはどういうときにこの顔をするのかを掘り下げていきます。ここでキャラの背景について調べたりしたことが、こういう経験があるならこう考えそう、など役に立つと思います。あと当然、原作のキャラの表情や台詞は最重要視します。
そこを起点に、「このキャラらしい」と思える表情や台詞や動きを繋げていくと、違和感無く仕上げられるのではと思います。

掘り下げって簡単に考えると連想ゲームのようなものなんじゃないかなって思ってます。あるいは子供のなぜなぜ期みたいなもの。
例えばキャラの趣味が読書なら、連想して字が綺麗そうとか目が悪そうとか。どんな本を読む？いつから好きになった？幼少期はどんな本読んでた？何時くらいに読むのが日課？同じ本何度も読んだりする？とか。浮かんだ疑問は原作の中で答えを探します。で、もしかしたらこうじゃないかなー、とかっていうのが増えていく。
でも結局そうやって掘り下げたものって自分の妄想偏見決めつけだったりもするので、解釈違いと言われる可能性もなきにしもあらず。でもでも解釈が一致した読者は確実にファンになってくれるし、こっちの解釈に影響を受ける読者も出てくると思います。

私がよくやるのは「書きたいキャラクターを頭の中に住まわせる」ですね。
自分が日常生活で対面するあらゆる場面で「ねえ、君はどうかな？」とキャラクターに問いかけてみる。最初はよくわからんけど、だんだんとそのキャラクターがとるであろう対応が想像できるようになってくる。つまり、そのキャラクターの性格や思考といった人となりが掴めるようになってくる。キャラクターとの相性がいいと、自分自身がそのキャラクターになったんじゃないかってくらいになります。日常のあらゆる場面で待ち時間無しで推しがしゃべりだします。
まあ、ようはなりきりです。キャラクターを外部から見るのではなくて内部から見る。外部からの情報を作品に落とし込むのではなく、自らの内部から生み出された情報を作品という形にする。

まあ、私が一人称小説書きだから有効な手法なのかもしれませんが……参考までにどうぞ。