Сандра Дэйл «Сэнди» Деннис (англ. Sandra Dale «Sandy» Dennis) родилась 27 апреля 1937 года в городе Хастингс в штате Небраска, в семье секретаря Ивон и почтового клерка Джека Дэнниса. Помимо неё в семье ещё был сын Фрэнк. Её детство прошло в городе Линкольн, где она состояла в местной театральной труппе, а в возрасте 19 лет Дэннис переехала в Нью-Йорк.
В 1956 году Сэнди Деннис дебютировала на телевидении, а в 1961 году она впервые появилась в кино, в фильме «Великолепие в траве». Немного позже началась её карьера в театре и уже в 1963 году она была удостоена премии «Тони», как «Лучшая начинающая актриса», за свою роль в пьесе «Тысяча клоунов». Спустя год она вновь получила «Тони» за роль в «Любой среде». В 1966 году актриса сыграла роль Хони, жену-алкоголичку персонажа Джорджа Сигала, в фильме «Кто боится Вирджинии Вулф?», роль которой принесла ей премию «Оскар» за лучшую женскую роль второго плана". Её последующими успешными ролями стали Сильвия в драме "Вверх по лестнице, ведущей вниз (1967), Сара в романтической картине «Сладкий ноябрь» (1968) и Мона в экранизации пьесы Эда Гражика «Приходи ко мне на встречу, Джимми Дин, Джимми Дин» (1982).
В течение долгого времени актриса была вместе с джазовым музыкантом Джерри Муллиганом, с которым рассталась в 1976 году. С 1980 по 1985 год она жила с актёром Эриком Робертсом.
Сэнди Деннис умерла от рака 2 марта 1992 года в Уэстпорте, штат Коннектикут в возрасте 54 лет.