Elle se fait connaître à la télévision, et accède à la reconnaissance en tenant plusieurs rôles dans neuf des douze saisons de la série d'anthologie horrifique American Horror Story. Devenue une actrice fétiche de Ryan Murphy, elle est acclamée pour son interprétation de Marcia Clark dans la première saison de la série American Crime Story. Revenue dans la troisième saison pour interpréter le rôle de Linda Tripp, elle joue également pour Murphy les rôles de Geraldine Page dans la série Feud (2017) et de l'infirmière Mildred Ratched dans la série Ratched (2020). En dehors de cette association, elle apparaît dans la mini-série Mrs. America (2020).
Elle tourne dès lors avec de grands réalisateurs dans des films populaires comme Pentagon Papers (2017), Ocean's 8 (2018), Bird Box (2018) ou encore Glass (2019), ainsi que dans des films à exposition moindre, comme Blue Jay (2016), Le Chardonneret (2019) et Run (2020).
Sarah Paulson est la fille de Catherine Gordon (née Dolcater) et Douglas Lyle Paulson II. Née à Tampa en Floride, elle a vécu dans le sud de cette ville jusqu'à ses 5 ans, quand ses parents divorcent. Elle passe quelque temps dans le Maine avant d'aller s'installer avec sa mère à New York.
Elle a vécu dans le Queens et Gramercy Park, avant de s'installer à Park Slope, Brooklyn. Ses étés se passent en Floride pour rendre visite à son père.
Paulson a commencé à travailler en tant qu'actrice dès la sortie de l'école. Elle joue dans la pièce d'Horton FooteTalking Pictures au Signature Theatre(en), puis enchaîne les rôles sur le petit écran.
Après une apparition dans un épisode de la série policière New York, Police judiciaire en 1994, elle participe au téléfilm Friends at Last (1995), où elle donne la réplique à Kathleen Turner.
Elle décroche son premier rôle régulier avec la série d'horreur American Gothic, diffusée entre 1996 et 1997. Le tournage de la série l'oblige à s'installer durant cette période en Caroline du Nord. À la suite de l'arrêt prématuré du programme, elle enchaîne les rôles à la télévision comme au cinéma, avant de décrocher un nouveau rôle régulier : celui de la trentenaire Elisa Cronkite, dans la série tragi-comique Jack and Jill, diffusée sur la chaîne The WB entre 1999 et 2001.
Ses deux expériences télévisuelles écourtées lui permettent d'être enfin repérée pour un rôle principal. Mais la comédie Leap of Faith(en) s'arrête au bout de 6 épisodes, faute d'audience. Le rôle lui donne néanmoins une visibilité supplémentaire, et lui permet d'enchaîner les participations dans des œuvres plus exposées.
Elle joue ainsi dans la comédie musicale Bye Bye Love, et dans le drame indépendant Swimmers, et entre-temps continue à se diversifier à la télévision : elle joue dans l'éphémère série judiciaire d'ABC, The D.A. puis à un épisode de la satire médicale Nip/Tuck. Ces rôles dans des séries saluées par la critique l'amènent à participer à neuf épisodes de la seconde saison de l'acclamée série-western de la chaîne HBO, Deadwood.
En 2008, le créateur de Nip/Tuck, Ryan Murphy, lui confie un rôle de sa nouvelle série, Pretty/Handsome, mais le pilote ne donne pas lieu à une série. En décembre de cette année, elle est à l'affiche d'un blockbuster, une adaptation cinématographique de la bande dessinée de Will Eisner, The Spirit, où elle prête ses traits à Ellen Dolan. Le film est cependant un échec commercial.
Le , ABC commande un pilote de la série romantique Cupid. Ce remake de la série des années 1990 portée alors par Jeremy Piven et Paula Marshall, permet à l'actrice d'évoluer dans un registre plus léger, face à Bobby Cannavale. Lancée fin mars 2009 sur ABC, elle est cependant annulée le , après seulement six épisodes diffusés.
Elle apparaît ensuite dans d'autres gros succès de la chaîne : en février 2010 dans la série médicale Grey's Anatomy, dans le rôle de la mère jeune du personnage principal Meredith Grey, puis en participant à deux épisodes de Desperate Housewives, diffusés en 2007 et 2011, où elle joue la sœur immature de Lynette Scavo.
L'année 2012 lui permet de confirmer : elle fait en effet partie du casting principal d'American Horror Story: Asylum, la deuxième saison de l'anthologie, où elle incarne un tout nouveau personnage nommé Lana Winters, une journaliste ambitieuse envoyée à l'asile en raison de son homosexualité[3].
En 2013, elle retrouve la série American Horror Story: Coven, où elle interprète cette fois-ci le rôle de Cordelia Foxx, une sorcière bienveillante qui dirige une académie pour jeunes filles comme elle[5]. Côté cinéma, elle tourne en 2015 sous la direction de Todd Haynes le drame Carol, au côté de Cate Blanchett dans le rôle-titre[6].
Elle est de nouveau l'un des personnages principaux d'American Horror Story] en 2014 lors de sa quatrième saison intitulée Freak Show, interprétant un double rôle hors du commun : les sœurs siamoises Bette et Dot Tattler. Paulson révèlera plus tard que tourner cette saison fut épuisant et qu'elle fit une dépression pendant le tournage.
Ryan Murphy lui fait de nouveau confiance en 2015 en l'engageant pour la cinquième saison d'American Horror Story, Hotel, où elle interprète le rôle de Hypodermic Sally, une junkie dépressive qui ne sait pas contrôler ses sentiments. Lors de cette même saison, Paulson joue à nouveau son rôle de la saison 1, Billie Dean Howard le temps d'un épisode.
Cette même année sort discrètement le thriller politique The Runner, avec Nicolas Cage dans le rôle-titre. Le film est un flop critique. L'actrice se concentre donc sur la télévision, en préférant attendre les bons projets au cinéma.
En septembre de la même année, elle confirme sa versatilité dans le sixième volume d'American Horror Story : Roanoke prêtant cette fois ses traits au personnage d'Audrey Tindall, une actrice britannique qui incarne elle-même le rôle de Shelby Miller dans le show My Roanoke Nightmare[8]. Paulson reprend aussi son rôle de Lana Winters pour le dernier épisode de la saison, retour applaudi par les adeptes de la série[9]. Dans une entrevue en , l'actrice révèle s'être sentie « piégée » quant à sa traditionnelle participation à la série, expliquant que son rôle précédent, celui de Marcia Clark, lui a permis d'explorer de manière innovante ce qu'elle pouvait jouer[8].
En 2017, elle dévoile sa troisième collaboration avec Ryan Murphy. Dans la série anthologique Feud, elle prête ses traits à Geraldine Page, face à Jessica Lange, sa co-star d'American Horror Story durant quatre saisons[10].
En 2017, Paulson est de retour dans la septième saison d'American Horror Story, plus tard nommée Cult[11]. Cette fois, elle incarne Ally, une femme apeurée par la prise de pouvoir de Donald Trump, et persécutée par une secte[11]. Une interprétation à nouveau saluée par les critiques.
Dans le même temps, elle est aussi à l’affiche de la huitième saison d'American Horror Story nommée Apocalypse[15]. Elle y reprend les rôles de Billie Dean Howard et de Cordelia Foxx, précédemment incarnés dans les saisons 1 et 3, tout en jouant un nouveau personnage : Wilhemina Venable[15],[16]. Par ailleurs, Sarah Paulson réalise un épisode[15].
En 2020, elle incarne le rôle-titre de la nouvelle série produite par Ryan Murphy, Ratched, et basée sur le personnage de l'infirmière Mildred Ratched, issue du roman Vol au-dessus d'un nid de coucou de l'écrivain américain Ken Kesey, ce qui lui vaut une autre nomination aux Golden Globes dans la catégorie meilleure actrice en 2021[17],[18].
Après une relation avec l'acteur et dramaturge Tracy Letts, Sarah Paulson rencontre l'actrice Cherry Jones. Leur idylle dure de 2004 à 2009. Les deux femmes officialisent leur relation en 2007, lors d'une interview pour le site web lesbien et féministe Velvetpark(en), donnée lors de la rencontre sportive Women's Event.
En 2013, dans une interview pour Broadway.com(en), lors de la reprise de la pièce Talley's Folly, elle déclare qu'elle n'a jamais été en couple avec une femme avant Cherry Jones, et qu'elle n'a plus de relation amoureuse depuis sa rupture avec elle.[réf. souhaitée]
En 2016, elle déclare au New York Times qu'elle se considère comme queer[22]. Elle avoue également une préférence pour les femmes plus âgées qu'elle : l'actrice Holland Taylor, avec laquelle elle est officiellement en couple depuis , est de trente-deux ans son aînée. Son ex-compagne, Cherry Jones, était de dix-huit ans son aînée.
Gold Derby Awards 2014 : Meilleure distribution pour Twelve Years a Slave (2012) partagée avec Brad Pitt, Chiwetel Ejiofor, Alfre Woodard, Paul Dano, Lupita Nyong'o, Chris Chalk, Benedict Cumberbatch, Garret Dillahunt, Michael Fassbender, Paul Giamatti, Taran Killam, Scoot McNairy, Adepero Oduye et Michael Kenneth Williams
Screen Actors Guild Awards 2014 : Meilleure distribution pour Twelve Years a Slave partagée avec Brad Pitt, Chiwetel Ejiofor, Alfre Woodard, Paul Dano, Lupita Nyong'o, Chris Chalk, Benedict Cumberbatch, Garret Dillahunt, Michael Fassbender, Paul Giamatti, Taran Killam, Scoot McNairy, Adepero Oduye et Michael Kenneth Williams
Seattle Film Critics Awards 2014 : Meilleure distribution pour Twelve Years a Slave partagée avec Brad Pitt, Chiwetel Ejiofor, Alfre Woodard, Paul Dano, Lupita Nyong'o, Chris Chalk, Benedict Cumberbatch, Garret Dillahunt, Michael Fassbender, Paul Giamatti, Taran Killam, Scoot McNairy, Adepero Oduye et Michael Kenneth Williams
Meilleure distribution de la décade pour Twelve Years a Slave partagée avec Brad Pitt, Chiwetel Ejiofor, Alfre Woodard, Paul Dano, Lupita Nyong'o, Chris Chalk, Benedict Cumberbatch, Garret Dillahunt, Michael Fassbender, Paul Giamatti, Taran Killam, Scoot McNairy, Adepero Oduye et Michael Kenneth Williams
Meilleure actrice dans une mini-série où un téléfilm pour Mrs. America
En France, Sarah Paulson n'a pas de voix régulière. Elle est doublée cependant à cinq reprises par Fily Keita jusqu'en 2015 ainsi que par Barbara Tissier et Cathy Diraison, respectivement à quatre et trois occasions[23].