В 17-летнем возрасте Сара начала заниматься на актёрских курсах Жана Перимони, блестяще сдав вступительные экзамены.
В 1996 году Сара Жиродо впервые появилась на экране в приключенческом фильме с Тьерри Фремоном «Капризы реки», режиссёром которого выступил её отец. Затем были роли в лентах «Имоджен МакКартери» (2010), «Красавица и чудовище» (2014), «Розали Блюм» (2015), сериале «Король, Белка и Уж» и др.
В 2007 году Сара Жиродо получила Премию «Мольер» в категории «Театральное откровение» и театральную Премию Mtv. в аналогичной категории.
В 2015-2016 годах Жиродо играла роль Марины Луазо в рейтинговом шпионском сериале «Бюро», где одним из её партнёров по съёмочной площадке был Матьё Кассовиц.
В 2017 году на экраны вышел дебютный полнометражный фильм Юбера Шаруэля «Мелкий фермер», где в партнёрстве со Сванном Арло Сара Жиродо сыграла одну из главных ролей и получила за неё французскую национальную кинопремию «Сезар» в 2018 году как лучшая актриса второго плана.
