[4]​ Ramos comenzó su carrera como actriz cuando era niña en varios anuncios de televisión.

Este papel le valió elogios como actriz, incluido el premio Women's Image Network Award (WIN) a la Mejor Actriz en un Drama de TV en 2003, y varias nominaciones a los Young Artist Awards.

Otros créditos televisivos de Ramos incluyen papeles como estrella invitada en Scrubs, Close to Home, Ghost Whisperer, Law & Order, Wizards of Waverly Place, Without a Trace, Private Practice y Lie to Me.

En 2009, fue elegida para interpretar a Haddie Braverman en la serie de NBC Parenthood.

La cuarta temporada de Parenthood se estrenó en septiembre de 2012; sin embargo, Ramos ya no sería un personaje regular, sino que tuvo un papel como estrella invitada, ya que su personaje se fue a la universidad.

[16]​ En 2020, Sarah Ramos participó en Acting for a Cause, una obra clásica en vivo y una serie de lecturas de guiones creada, dirigida y producida por Brando Crawford.

La lectura recaudó fondos para organizaciones benéficas sin fines de lucro, incluido el Centro Médico Mount Sinai.