Sarah Catharine Paulson lahir dan besar di Tampa, Florida sampai usia lima tahun, ketika orang tuanya bercerai. Pindah ke New York City bersama ibunya, Sarah tinggal di Queens and Gramercy Park sebelum menetap di Park Slope, Brooklyn. Bersama dengan seorang saudara perempuan bernama Liz yang bekerja sebagai direktur casting, Sarah juga memiliki saudara perempuan tiri dari pihak ayah bernama Rachel, yang juga seorang aktris.
Sarah bersekolah di Manhattan’s High School of Performing Arts dan American Academy of Dramatic Arts, tetapi menghabiskan musim panasnya di Florida mengunjungi ayahnya. Pada usia 12 tahun, dia telah melakukan debut profesionalnya dalam sebuah drama di luar Broadway. Tidak lama setelah menyelesaikan sekolah menengah, Sarah menjadi bintang tamu di serial drama kriminal Law & Order pada tahun 1994.
Sarah mendapatkan peran televisi berulang pertamanya ketika berperan sebagai hantu Meryl Temple dalam serial horor American Gothic, dari tahun 1995 hingga 1996. Dia juga memiliki karir yang sukses di teater, dan pada tahun 2005, berperan sebagai Laura Wingfield bersama situs bola88 Jessica Lange, Josh Lucas, dan Christian Slater dalam kebangkitan drama Tennessee Williams, The Glass Menagerie. Dia kemudian memiliki peran kecil dalam seri HBO Kayu mati, dan menjadi karakter dalam sebuah episode seri FX Nip/Tuck yang diakui secara kritis.
Dari 2006 hingga 2007, Sarah mendapatkan peran pelariannya ketika dia berperan sebagai Harriet Hayes di serial drama komedi Studio 60 di Sunset Strip. Untuk peran inilah dia menerima nominasi Penghargaan Golden Globe pertamanya untuk Aktris Terbaik dalam Serial – Drama. Namun, perannya yang paling berkesan pertama kali dimulai pada tahun 2011 dengan serial horor antologi populer Cerita Horor Amerika, ketika dia menjadi bintang tamu dalam tiga episode musim pertama sebagai media bermain Billie Dean Howard.
Karena serial tersebut menangani cerita yang berbeda setiap musim, Sarah memainkan karakter yang berbeda di masing-masing dari lima musim. Dia diminta untuk kembali untuk season kedua, American Horror Story: Asylum sebagai karakter baru Lana Winter — seorang penulis yang berkomitmen pada rumah sakit jiwa karena menjadi gay. Di musim ketiga, dia tampil sebagai Cordelia Foxx, seorang penyihir yang menjalankan akademi untuk penyihir muda lainnya. Kemudian di musim keempat, dia memiliki dua peran ketika dia berperan sebagai saudara kembar siam Bette dan Dot Tattler, dan kemudian dia kembali untuk musim baccarat online uang asli kelima untuk memerankan peran Hypodermic Sally.
Penampilannya di American Horror Story telah mendapatkan pengakuannya dan mendapatkan banyak penghargaan. Untuk musim kedua, dia memenangkan Penghargaan Televisi Pilihan Kritikus untuk Aktris Pendukung Terbaik dalam Film, dan kemudian dinominasikan untuk Penghargaan Primetime Emmy untuk Aktris Utama Luar Biasa dalam Serial Mini atau Film untuk musim ketiga. Dia memenangkan Penghargaan Televisi Pilihan Kritikus lainnya untuk perannya di musim keempat, dan nominasi untuk penghargaan yang sama untuk musim kelima acara tersebut.
Saat membintangi American Horror Story, Sarah tetap disibukkan dengan mengerjakan beberapa proyek lainnya. Dia menerima nominasi Emmy Award untuk karyanya di miniseri HBO Game Change pada tahun 2012, dan tampil dalam drama tahun 2012 Lumpur bersama Matthew McConaughey. Dia juga memiliki peran pendukung sebagai wanita rasis Selatan Mary Epps dalam biografi sejarah pemenang Oscar 2013 12 Years a Slave, sebuah peran yang dia terima pujian kritis.
Sarah juga membintangi serial antologi kejahatan sebenarnya Kisah Kejahatan Amerika, di mana dia memerankan jaksa Marcia Clark Orang-orang v. simpson. Pada saat yang sama berperan sebagai jaksa penuntut, dia juga memainkan peran yang sangat berbeda dari hantu pecandu narkoba Sally di American Horror Story: Hotel, musim kelima dari serial tersebut. Ketika dia sedang syuting Cerita Kejahatan Amerika, penata rias harus melalui proses yang intens untuk membuatnya siap, dan menghilangkan jejak, tusukan jarum, dan memar yang dialami Sarah karena bermain Sally.
Aktris ini juga mendukung sejumlah kegiatan amal, termasuk Heifer International, Planned Parenthood, Unicef, Partners In Health, dan membawa live baccarat online air bersih ke Komunitas Adi Kliew di Ethiopia. Pada bulan Juni 2016, Human Rights Campaign merilis sebuah video sebagai penghormatan kepada 49 korban penembakan klub malam gay Orlando tahun 2016, di mana Sarah dan selebritas lainnya seperti lawan main American Horror Story Lady Gaga dan Matt Bomer, menceritakan kisah para orang yang terbunuh di sana.
Dari 2004 hingga 2009, Sarah menjalin hubungan dengan aktris Cherry Jones. Sebelum hubungannya dengan Cherry, Sarah hanya berkencan dengan pria, dan bertunangan dengan aktor dan penulis drama, Tracy Letts. Pada 2015, Sarah mulai berkencan dengan aktris Holland Taylor, yang 32 tahun lebih tua dari Sarah. Mereka pertama kali bertemu di pesta makan malam sekitar satu dekade yang lalu, ketika Sarah masih bersama Cherry, tetapi dia berpikir bahwa Holland adalah “wanita paling cantik” yang pernah dilihatnya. Sarah menggambarkan seksualitasnya sebagai cairan, dan tidak suka dicap sebagai lesbian.