Kanadyjska aktorka, reżyserka, scenarzystka. Jej ojciec, Michael Polley jest aktorem. Pochodzi z Wielkiej Brytanii. Matka Diane Polley, z domu MacMillan w świecie filmowym znana była raczej jako kierownik obsady (casting director). Zmarła, gdy Sarah miała 11 lat. Sarah nie ukończyła szkoły średniej. Debiutowała w nakręconym w Wytwórni Disneya „One Magic Christmas” (1985) Phillipa Borsosa. W 1987 roku zagrała w pięciu filmach, m.in. „Hands of a Stranger” w reżyserii Larry’ego Elikanna z Benem Affleckiem oraz „The Big Town” Bena Bolta z Mattem Dillonem, Diane Lane i Tommy Lee Jonesem. W „Przygodach barona Munchausena” (1988) Terry’ego Gilliama, wystąpiła razem z ojcem. Była tytułową bohaterką serialu „Ramona” (1988-1989) Randy’ego Bradshawa. Za rolę ulicznej łobuziary Jody w filmie Kevina Sullivana „Latern Hill” (1990) została uhonorowana nagrodą Gemini, kanadyjskim odpowiednikiem nagrody Emmy, dla najlepszej aktorki drugoplanowej. Po śmierci matki przerwała pracę. Na plan filmowy wróciła w 1994 roku. Zagrała wówczas w dramacie „Exotica” Atoma Egoyana. Dziennikarze zrzeszeni w bostońskim Stowarzyszeniu Krytyków Filmowych przyznali jej nagrodę dla najlepszej aktorki drugoplanowej za rolę Nicole, nastolatki, która porusza się na wózku inwalidzkim w „The Sweet Hereafter” (1997) Egoyana. Film zdobył Grand Prix, nagrodę FIPRESCI oraz nagrodę Jury Ekumienicznego w Cannes. Kolejną statuetkę Gemini, Polley odebrała za kreację Lily w serialu „Straight Up” (1996). W telewizyjnym filmie „White Lies” (1998) Kari Skogland, wcieliła się w studentkę pierwszego roku, która spotyka charyzmatycznego przywódcę organizacji neonazistowskiej. Oczekiwała na koniec świata w czarnej komedii science fiction pt. „Last Night” (1998) Dona McKellara. W „Guinevere” (1999) Audrey Wells, nawiązała romans ze znacznie starszym od siebie fotografem (Stephen Rea). Pojawiła się w „eXistenZ” (1999) Davida Cronenberga i „The Life Before This” (1999) Jerry’ego Ciccoritti. Za rolę w „Go” (1999) Douga Limana, odebrała Canadian Comedy Award. Polley unika hollywoodzkich produkcji. Odrzuciła propozycję zagrania Penny Lane w „U progu sławy” Camerona Crowe. Wystąpiła za to w „The Hanging Garden” (1997), „The Event” (2003), „3 Needles” (2005). Są to filmy Thoma Fitzgeralda, reżysera, który w swoich obrazach często porusza problematykę miłości homoseksualnej. W 2000 roku Sarah zagrała m.in. w: „The Weight of Water” Kathryn Bigelow, ekranizacji powieści Thomasa Hardy’ego „Królowie życia” Michaela Winterbottoma oraz nastrojowej historii miłosnej pt. „The Law of Enclosures”, wyreżyserowanej przez jej ulubionego reżysera Johna Greysona. W „No Such Thing” (2001) Hala Hartleya, była młodą dziennikarką, która wyrusza na Islandię, by opisać historię tajemniczego potwora. Polley wystąpiła u boku Ryana Phillippe w thrillerze „Moje Ja” (2003) Rolanda Susa Richtera. Wcieliła się w chorą na raka kobietę, która chce wykorzystać każdy dzień, jaki jej pozostał w „Moje życie beze mnie” (2003) Isabel Coixet. Za tę rolę zdobyła nagrodę Genie, laur Stowarzyszenia Krytyków Filmowych z Vancouver oraz promującą niezależne produkcje nagrodę Chlotrudis dla najlepszej aktorki. W 2005 roku Polley wystąpiła w kolejnym filmie Coixet, dramacie „The Secret Life of Words”. Zagrała w nim tajemniczą kobietę, która pragnie zapomnieć o przeszłości. Rola Hanny została napisana przez reżyserkę specjalnie z myślą o Sarah. W 2004 roku aktorka pojawiła się w kolejnych kanadyjskich produkcjach. Były to „Sugar” Johna Palmera i „Siblings” Davida Weavera. Walczyła także z tłumem zombie w „Świcie żywych trupów” Zacka Snydera. Zagrała u boku Sama Scheparda, Jessicy Lange i Tima Rotha w dramacie Wima Wendersa „Nie wracaj w te strony” (2005) oraz w filmie Irlandczyka Sturla Gunnarssona pt. „Beowulf & Grendel” (2005), nakręconym na podstawie średniowiecznego poematu, ze Stellanem Skarsgardem w roli króla Hrothgara. Polley uczestniczy w programie dla reżyserów zorganizowanym przez Kanadyjskie Centrum Filmowe (Canadian Film Centre). Jako reżyserka debiutowała filmem krótkometrażowym, czarną komedią o mężczyźnie, który musi wybrać między miłością a obowiązkiem pt. „Don’t Think Twice” (1999). Ma w swoim dorobku także „The Best Day of My Life” (1999), nagrodzony statuetką Genie „I Shout Love” (2001) oraz „All I Want for Christmas” (2002). W 2004 roku wyreżyserowała odcinek serialu „The Shields Stories”. W 2003 roku Polley poślubiła montażystę Davida Wharnsby, zdobywcę nagrody Genie za montaż filmu „The Saddest Music in the World” (2003) Guya Maddina. Jej mężem jest od 10 września 2003 roku David Wharnsby.