C'est en 2001 que
Sara Martins décroche ses premiers rôles, notamment à la télévision dans les séries
Maigret et
Police District. On la retrouve ensuite dans
Le Proc',
Avocats & Associés,
P.j et
Les Bleus, Premiers Pas Dans La Police en 2007.
Côté cinéma elle apparaît dans
Les Amateurs de Martin Valente aux côtés de Lorant Deutsch, François Berléand et Pascal Légitimus en 2003. Trois ans plus tard, c'est Guillaume Canet qu ifait appel à ses talents d'actrice dans
Ne Le Dis à Personne
Elle retravaille sous la houlette de Martin Valente en 2007 dans
Fragile(s) où elle donne la réplique à François Berléand et Marie Gillain. En 2009 elle joue dans
Après L'Océan, un drame sélectionné aux festivals du film d'Edimbourg, de San Sebastian et de Berlin. La même année, on la retrouve dans
Mensch de Steve Suissa et
Orpailleur dirigée par Marc Barrat.
