[3][4][5] Sara Sampaio creció en las afueras de Oporto, Portugal y se mudó a Nueva York para comenzar su carrera.
[9][10] Desde 2015, estuvo en una relación con el emprendedor Oliver Ripley, el cual finalizaron su relación a finales del 2020, debido a sus compromisos profesionales, desde finales de abril del 2022, estuvo con el productor estadounidense Zag Frognowski.
Ese mismo año, ganó su segundo Globo de Oro Portugués como mejor modelo.
Sampaio ha estado en la portada de L'Officiel, Vogue, Marie Claire, Glamour, Elle, Harper's Bazaar, GQ, Telva, etc.
Ese mismo año, la modelo apareció junto con la cantante Selena Gómez en un video llamado "It's a lesbian dream", sobre el lesbianismo.
En 2016, Sampaio se realizó trabajos para marcas como Elie Saab, Jean Paul Gaultier, Balmain, Mugler, Emanuel Ungaro, Giambista Valli, Redemption, Miu Miu, Tommy Hilfiger, Tory Burch, Jeremy Scott, Marc Jacobs, Alberta Ferretti, Francesco Sconamiglio, Phillipp Plein, Moschino, Ermanno Scervino, Dolce & Gabbana, Guts&Love, Missoni y Sportmax.
En mayo consiguió su primera portada en los Estados Unidos, fotografiada por Gilles Bensimon a Maxim.
En 2017, fue portada de la revista GQ Italia en una edición especial, Sampaio poso para el fotógrafo Mario Sorrenti.