Сара Мартинс родилась 19 августа 1977 года в португальском городе Фаро. Семья Сары переехала во Францию, где ей было всего 3 года. Мартинс свободно разговаривает на португальском, французском и английском языках.
Несмотря на то, что девушка увлекалась актерским мастерством, она поступила на юридический факультет. Однако потом училась в театральной школе и закончила академию French National Academy of Dramatic Arts.
Мартинс дебютировала на телевидении в 2001 году. Ей досталась роль во французском сериале Police District. Во время учебы девушка продолжала играть небольшие роли на телевидении.
Слава пришла к Мартинс в 2011 году, когда канал BBC One предложил ей главную роль в сериале Death in Paradise. Это был дебют актрисы в комедийном жанре, а также первая ее роль в сериале на британском телевидении.
Матринс получила роль Камиллы Борди – бывшего следователя, работающего под прикрытием, которого берут на работу в полицию из-за того, что ее будущий напарник по ошибке арестовал девушку и раскрыл ее. Матринс снималась в сериале в течение четырех лет. В 2015 году ее персонажа исключили из сценария.