Сара Гилберт родилась в Санта-Монике в семье актрисы Барбары Крэйн и Харольда Эблеса. Сводная сестра Сары — Мелисса Гилберт и брат Джонатан (оба приёмные) также стали актёрами.
В возрасте шести лет Сара Гилберт увидела звезду своей сестры на голливудской Аллее Славы. После чего она твёрдо заявила матери, что тоже непременно станет актрисой.
Ещё в юности начинающая актриса активно играла маленькие роли, снимаясь в рекламных роликах. В 1984 году она сменила фамилию Эблес на известную Гилберт и окончательно утвердилась как актриса, талантливо сыграв незначительную роль в сериале Little House on the Prairie («Маленький дом в прериях»), вместе со своей старшей, более именитой, сестрой.
В 1988 году Сара Гилберт получила роль в известном телесериале «Розанна», где снималась с 1988 по 1997 год. Во время съёмок Сара Гилберт успела поступить в Йельский университет на специальность оператора, который окончила в 1997 году.
