Сара Олгуд родилась в Дублине в 1879 году. Помимо неё в семье была ещё одна дочь, Мэри О’Нил, которая также стала актрисой.
Олгуд начала свою актёрскую карьеру с участия в постановках в театре при аббатстве. Её кинодебют состоялся в конце 1920-х годов в ранних фильмах Хичкока, среди которых «Шантаж», «Юнона и павлин» и «Саботаж».
В 1941 году за роль Бэт Морган в фильме «Как зелена была моя долина» актриса была номинирована на премию «Оскар» как лучшая актриса второго плана, но приз в итоге достался Мэри Астор. В дальнейшем Сара Олгуд появилась в фильмах «Доктор Джекилл и мистер Хайд» (1941), «Джейн Эйр» (1943), «Ключи от царства небесного» (1944), «Прекрасная Дорсей» (1947) и «Оптом дешевле» (1950).
В 1916 году во время гастролей в Австралии актриса познакомилась с британским актёром Джеральдом Хенсоном, за которого в том же году вышла замуж. Их единственная дочь умерла в 1917 году, спустя час после рождения, во время эпидемии гриппа в Мельбурне, а годом позже по той же причине не стало и её супруга.
В 1945 году Сара Олгуд приняла американское гражданство. Актриса умерла 13 сентября 1950 года от инфаркта в возрасте 70 лет в своём доме в пригороде Лос-Анджелеса.