Considerata la più forte tennista indiana di sempre, in carriera ha vinto un torneoWTA in singolare, raggiungendo anche la posizione nº 27 in classifica nell'agosto2007.
Ottima doppista, è stata la prima tennista indiana a raggiungere la posizione nº1 in classifica mondiale di doppio, specialità nella quale ha vinto in tutto 40 torneiWTA, tra cui spiccanoAustralian Open,Wimbledon e gliUS Open in coppia conMartina Hingis, compreso il Masters di fine anno nel2014 in coppia conCara Black e nel2015 insieme alla Hingis. Si è inoltre aggiudicata tre tornei delGrande Slam in doppio misto.
Figlia del giornalista sportivo Imran Mirza, è cresciuta aHyderabad, cominciando a giocare atennis all'età di sei anni; è stata seguita dal papà fino a diventare professionista nel2003.
Il 21 febbraio 2023 si è ritirata dal tennis professionistico dopo la sconfitta al primo turno di doppio del WTA 1000 di Dubai, in coppia conMadison Keys.[1]
Nell'aprile 2003 Sania Mirza debutta nella squadra indiana diFederation Cup, vincendo tutti i tre singolari; lo stesso anno vince il torneo di doppio femminile diWimbledon a livello junior, in coppia con larussa Alisa Klejbanova.
Sania Mirza diventa la più forte giocatrice di tennis femminile proveniente dall'India, avendo raggiunto il 27º posto nella classifica mondiale di singolare, ed il 18º in quella di doppio, questo grazie anche al fatto di essere stata la prima donna indiana a partecipare a tornei delGrande Slam, raggiungendo nel2005 il terzo turno all'Australian Open (sconfitta daSerena Williams), e gli ottavi di finale agliUS Open, oltre ad essere la prima indiana a vincere un titoloWTA (quindi il primo della sua carriera), aggiudicandosi il torneo di Hyderabad.
Sania Mirza raggiunge l'apice del successo nel2007, grazie all'ottavo posto agli US Open Series, raggiungendo la finale di singolare Bank of the West Classic e vincendo il doppio, assieme aShahar Peer nel medesimo torneo. Raggiunge inoltre i quarti di finale al torneo Acura Classics, inserito nel calendario WTA come uno dei principali appuntamenti professionistici. AgliUS Open perde al terzo turno daAnna Čakvetadze come singolarista, ma raggiunge i quarti nel doppio misto, in coppia conMahesh Bhupathi, e nel doppio femminile, in coppia conBethanie Mattek, battendo la coppia nº 2 in classifica, composta da Lisa Raymond e Samantha Stosur.
Ha rappresentato l'India aiGiochi olimpici del 2008, dove tuttavia è stata costretta al ritiro per infortunio al primo turno. Nel circuito regolare, il2008 l'ha vista approdare ai quarti di finale al torneo diHobart, dove è stata sconfitta daFlavia Pennetta; al terzo turno dell'Australian Open, sconfitta daVenus Williams, mentre nel doppio misto dello stesso torneo ha raggiunto la finale, in coppia conMahesh Bhupathi. AdIndian Wells ha sconfitto la nº 9 del ranking Shahar Pe'er, perdendo poi contro la nº 5Daniela Hantuchová; nel torneo di Wimbledon ha perso contro la Martinez Sanchez, proveniente dalle qualificazioni, al sedicesimo gioco del terzo set.
Nel2009 vince il torneo di doppio misto dell'Australian Open, ancora in coppia conMahesh Bhupathi, e raggiunge la finale nel torneo diPattaya, sconfitta daVera Zvonarëva.
L'11 luglio 2015 in coppia conMartina Hingis conquista a Wimbledon il suo primo Slam di doppio femminile (dopo i tre conquistati nel doppio misto), battendo in finale la coppia russaMakarova/Vesnina con il punteggio di 5-7 7–6(4) 7-5. In quest'occasione gli ultimi due giochi della partita si giocano dopo una pausa di circa venti minuti, resasi necessaria causa oscurità per chiudere il tetto del Campo Centrale e usufruire delle luci artificiali dello stesso.