Née à Quakertown en Pennsylvannie, Sabrina Annlynn Carpenter passe son enfance à East Greenvile où elle est scolarisée à domicile. Néanmoins, elle ne souffre pas de ce manque de sociabilité, grâce à sa sœur, ses deux demi-sœurs et ses parents David et Elizabeth, respectivement chef cuisinier et chiropractrice. Alors qu’elle n’a que dix ans en 2009, Sabrina et sa sœur Sarah fondent une chaîne Youtube et réalisent des covers.

Passionnée par la musique, elle termine troisième d’un concours de chant dirigé par Miley Cyrus et s’envole à Los Angeles à la suite de cela pour y faire carrière. Mais c’est sur le petit écran en tant qu’actrice qu’elle fait ses premiers pas de figurante dans New York Unité spéciale et interprète une chanson d’Etta James pour une série pilote d’ABC, The Unprofessional. C’est en 2013 que sa carrière bascule quand elle passe une audition pour interpréter Maya Hart dans la série de Disney Channel Le Monde de Riley, qu’elle tournera jusqu’en 2017.

En parallèle, Sabrina Carpenter se fait remarquer en parallèle par Alexandre Aja qui lui propose de jouer dans Horns aux côtés de Daniel Radcliffe. Devenue une icône Disney comme ses idoles Christina Aguilera ou Justin Timberlake, elle enregistre plusieurs chansons pour la firme et collabore sur plusieurs génériques comme celui du Monde de Riley ou Le Garçon Idéal en 2014 pour Disney Channel.

En 2015, elle enregistre son premier album, Eyes Wide Open suivi d’un deuxième un an plus tard, EVOLution. Cela ne l’empêche pas pour autant de mener une petite carrière au cinéma en incarnant l’héroïne de The Hate U Give en 2019, Tall Girl la même année ou la série Orange is the New Black. Une année charnière pour elle, puisqu’elle obtient le rôle principal de la série Netflix Work it produite par Alicia Keys, qui sort le 7 août 2020 sur la plateforme.

Après sa performance dans le drame Clouds, Sabrina Carpenter fait ses premiers pas à Broadway dans la comédie musicale Means Girls en mars 2020, mais la pandémie de Covid-19 met un frein à ses ambitions théâtrales, après seulement une seule performance. En 2022, la jeune artiste reprend son rôle d’Harper Kreyman dans Tall Girl 2 et assure à côté la première partie de la tournée très attendue de Taylor Swift.

2024 semble lui sourire à nouveau sur tous les fronts, puisque sa chanson Espresso est numéro 1 des ventes de singles dans de nombreux pays et qu’elle campe un joli rôle dans le dernier Deadpool & Wolverine avec Hugh Jackman et Ryan Reynolds.