Après avoir joué dans différentes séries télévisées françaises, dontPigalle, la nuit en 2009 etDétectives de 2013 à 2014, elle rencontre un succès international grâce à son rôle du sergent Camille Bordey dans la série franco-britanniqueMeurtres au paradis de 2011 à 2015.
Elle joue un rôle important dans la série Those About to Die sur Amazon Prime.
Sara Martins naît le àFaro enAlgarve, dans le sud duPortugal[réf. nécessaire]. Sa mère est d'origine française[1] et son père d'originecapverdienne[2]. Elle arrive enFrance âgée de trois ans. Petite, elle veut devenir danseuse classique et elle intègre l'Opéra de Lyon. Mais lorsque pour progresser elle doit partir pour l'Opéra de Paris, elle arrête, les danseuses devant être interchangeables et aucune danseuse noire ne faisait encore partie de l'opéra. Elle décide donc de se concentrer sur une autre activité. Timide, elle se met pourtant à suivre l'option théâtre du lycée pendant trois ans[3].
En 2007, elle apparaît dans le clip deZazieJ'étais là, tiré de son albumTotem[5]. Elle est également comédienne de doublage, prêtant notamment sa voix pour le doublage français des actricesRosario Dawson etZoe Saldana[6].
C'est grâce à la télévision qu'elle va se faire connaitre. En 2009, elle incarne Fleur, formatrice de strip-teaseuses, dans la sériePigalle, la nuit surCanal+[7]. Deux ans plus tard, en 2011, elle fait partie du casting deSignature, série des mêmes créateurs, diffusée surFrance 2.
De 2011 à 2015, elle joue le rôle du sergent Camille Bordey dans la série franco-britanniqueMeurtres au paradis diffusée surBBC One et France 2. Elle y donne la réplique, en anglais, àBen Miller puisKris Marshall, interprétant des inspecteurs londoniens, dans le décor paradisiaque d'une île desCaraïbes[8]. Parallèlement, de 2013 à 2014, elle incarne Nora Abadie, détective privée, dans la sérieDétectives de France 2, aux côtés dePhilippe Lefebvre.