Sara Rebecca Abeles (Sara Gilbert) nació el 29 de Enero de 1975 en Santa Mónica California. Procedente de una familia judía, sus padres Barbara Crane y Harold Abeles tenían dos hijos mayores, Melissa Gilbert (La casa de la pradera) y Jonathan Gilbert, a quienes su madre había adoptado de sus primer marido.

Sara Abeles decidió ser actriz a la edad de seis años después de que su hermana mayor Melissa Gilbert, consiguiera una estrella en el paseo de la fama de Hollywood, cambiándose el apellido a Gilbert. Con nueve años Sara interpreta a la pequeña Jean, en la película "Calamity Jane". Siguieron apariciones en telefilmes y anuncios para Kood Aid.

A la edad de 13 años consigue el papel de Darlene Conner, la sarcástica hija en la serie Roseanne. Sara fue protagonista de la serie durante 9 años desde 1988 a 1997. La contribución de Sara era tan importante para la serie, que los productores arreglaron el horario de grabación para permitir que pudiera permanecer en el casting al mismo tiempo que estudiaba Arte con especialidad en fotografía en la Universdidad de Yale, graduándose con honores en 1997. En la cuarta temporada de la serie, Sara escribió el episodio titulado "Don't Make Me Over".
En 1993 fue nominada a los Emmy como mejor actriz secundaria por su personaje de Darlene Conner-Healy.

Tras la finalización de la serie, Sara Gilbert apareció como invitada en diversas series como "Los Simpsons", "24", "Urgencias", o "Will y Grace". Realizó dos películas con Drew Barrymore, "Poison Ivy" en 1992 por la que fue nominada como mejor actriz secundaria en los Independent Spirit Award y "Riding in Cars With Boys" en 2001. También participo en pequeños papeles, incluyendo el corto "30 Bucks" y Boys Life 3, y en 1998 dirigió su propio corto: "Persona Non Grata".

Sara volvió al prime time en el 2005 con la serie "Twins" de la WB, pero la serie fue cancelada tras un año de estar en el aire, cuando las cadenas WB y UPN se unieron para formar la CW Network. Actualmente tiene un personaje regular en la serie "The Class" de la CBS, como Fern Velch, mujer de Ritchie Velch.

En su adolescencia Sara se declaró vegetariana. Hoy en día apoya numerosas organizaciones como PETA, Meals on Wheels, Freedom on Speech, Elizabeth Glaser Pediatric AIDS Foundation, AIDS Project Los Angeles y Animal Rights.

Sara declarada abiertamente lesbiana, mantiene una relación sentimental con la guionista-productora Allison Adler desde 2002. La pareja decidió aumentar su familia y en octubre de 2004, Allison dio a luz a un niño llamado Levi Hank Gilbert-Adler. El 2 de Agosto de 2007, Sara dió a luz a su hija Sawyer.

Sara y su pareja Ali Adler, se separaron en 2011, tras 10 años de convivencia.

El 8 de Abril del 2013, anunció en el show The Talk, que estaba comprometida con la productora musical Linda Perry.