Diplômée en physique (sa matière favorite) à l'Université d'Harvard, elle est experte dans l'analyse des matériaux. Avant de rejoindre l'équipe, elle exerçait au laboratoire médico-légal de San Francisco avant que Grissom ne la recrute, d'abord pour enquêter sur la mort d'Holly Gribbs.
Son intégration dans le groupe fut d'abord difficile, mais après la première saison, elle a établie des liens forts avec la plupart des membres de l'équipe, bien qu'elle se dispute parfois avec Catherine (comme dans la saison 5, où cela lui a valu une suspension).
Durant la saison 4, Sara a développé une dépendance à l'alcool, dont elle s'est libérée grâce à une thérapie imposée par le service après qu'elle a été arrêtée en état d'ébriété au volant de sa voiture. Lorsque Greg décide de se lancer sur le terrain, Sara l'aide en recueillant avec lui des indices sur la scène de crime lors d'une l'enquête qui constitue son évaluation et en lui donnant divers conseils; elle le considère, d'une certaine manière, comme son petit frère.
Dans la saison 5, on dévoile que sa mère était violentée par son père, jusqu'à ce que celle-ci exprime sa colère et le poignarde à mort. Sara était alors une enfant : elle a été déplacée de foyer d'accueil en foyer d'accueil. Cette portion de son passé explique qu'elle a beaucoup de mal à demeurer objective lorsqu'une affaire implique de la violence conjugale.
Son humanité joue beaucoup dans sa relation avec Grissom, qu'elle aide à devenir plus sociable. Durant la saison 8, il la demande en mariage et elle accepte. Elle quitte l'équipe quelques épisodes plus tard, ne supportant plus les aspects négatifs de son travail. Elle fera quelques apparitions dans la Saison 9.