Sarah débute à la télévision en 1998 avec une apparition dans La Femme Nikita. Elle enchaîne entre 1999 et 2001 dans les séries : Fais-moi peur !, Destins Croisés, Unité 156, ou encore Redwall.
Ses débuts au cinéma se font dans Fast food High de Nisha Ganatra The Border, Aaron Stone, Les Vies rêvées d’Erica Strange, Les Enquêtes de Murdoch, ou Happy Town.
Elle se fait remarquer au cinéma, en 2011 avec les films Dream House, mais surtout A Dangerous Method de David Cronenberg. L'année suivante, elle joue dans sous la direction du fils de Cronenberg dans Antiviral et retrouve le père pour Cosmopolis.
En 2013, elle joue aux côtés de Jake Gyllenhaal et Mélanie Laurent dans Enemy de Denis Villeneuve. L'année suivante elle joue dans plusieurs films, elle prête sa voix dans The Amazing Spiderman : Le Destin d’un Héros, elle retrouve David Cronenberg une troisième fois avec Maps to the Stars et incarne la femme de Luke Evans dans Dracula Untold.
En 2016, elle intègre le casting de la mini-série 22.11.63 avec James Franco et est à l'affiche des films Indignation de James Schamus et La 9e Vie de Louis Drax d'Alexandre Aja. L'année suivante, on la retrouve dans la mini-série Captive et le film La Reine garçon.
En 2018, elle co-écrit avec son compagnon, Matthew Hannam, son premier court métrage, Paseo et elle joue également dedans.
En 2019, elle est présente au casting du film Ma vie avec John F. Donovan de Xavier Dolan et de la troisième saison de True Detective.
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