Родилась 8 января 1979 года в Торронто, Канада.

На киноэкране впервые появилась в возрасте 6 лет в диснеевской сказке «Волшебное Рождество» (1985). В восемь лет Сара сыграла главную роль в фильме "Рамона". В девять - в фильме "Приключения барона Мюнхгаузена". Затем ее можно было увидеть в главных ролях в популярных сериалах. К 10 годам юная актриса стала настоящей телезвездой в родной Канаде.

С приходом 90-х карьера Полли пошла на спад.

После триумфа фильма Атома Эгояна "Славное будущее" ("The Sweet Hereafter") в Каннах 1997 года Сара Полли, наконец, утвердилась в нише актрис хрупких и одаренных.

В 1999 году она снялась в главной роли в драме «Уроки любви» и вновь стала популярна.

Полли пробовала себя также в качестве сценариста. Как режиссёр дебютировала кинофильмом "Вдали от неё" (2006) и впервые стала претендентом на "Оскар" в номинации "Лучший адаптированный сценарий".