Debuta en el cine en 1944 y seis años después viaja a México donde su carrera despega definitivamente con el reconocimiento del gran público latinoamericano y su llegada a Hollywood.
Participa en 14 películas entre 1945 y 1950 incluyendo su primer gran éxito a nivel internacional "Locura de Amor"(1948) donde interpretó el papel de Aldara, la reina mora.
En México, Sara Montiel se convierte en una de las actrices mas populares de esa cinematografía protagonizando 13 películas entre 1950 y 1954 con los actores mas cotizados del momento.
"Furia Roja" con Arturo de Córdova; "Necesito Dinero", "Ahí Viene Martín Corona" y "El Enamorado" las tres con Pedro Infante, un ídolo en Latinoamérica; "Cárcel de Mujeres" con Miroslava y Katy Jurado, "Piel Canela" con Manolo Fábregas, "¿Por qué Ya No Me Quieres?" con Agustin Lara, algunos de los títulos que afianzaron su fama en México y que han pasado a la historia del llamado "Cine de Oro Mexicano".
Allí también comienza su carrera como cantante y su voz se convirtió en la banda sonora de numerosas películas, llegando a cantar obras del destacado autor Agustín Lara.
Este país le abre las puertas para trabajar en Hollywood con directores de la talla de Robert Aldrich (Veracruz, 1954) y Samuel Fuller (Yuma, 1957).
Sara Montiel rechazó un contrato por siete años de La Columbia Pictures y prefirió rodar con Anthony Mann, Serenade (1956) y con quien se casó en 1957.
La actriz regresó a España para pasar unas vacaciones y aquí le ofrecieron el papel protagónico de "El Último Cuplé", probablemente su mayor éxito y que aceptó casi para hacerle un favor al director Juan de Orduña, a quien la unía una gran amistad.
Al final, la cinta se convirtió en la película más taquillera de la historia del cine español hasta ese momento y se mantuvo en cartelera más de un año en España sino también, en muchos países de Europa y América Latina.
Las canciones que Sara Montiel cantó para El último Cuplé se grabaron en un disco y se convirtieron en verdaderos éxitos en la radio de 20 países.
Este éxito le permitió volver a España como profeta en su Tierra y dejar Hollywood.
En 1958 protagoniza otro de sus grandes éxitos: "La Violetera" que superó las cifras del anterior. La canción del maestro Padilla que le dió nombre a la película se convertiría en "el tema de Sara" y con él la identificarían en el mundo entero.
También protagonizó "La Bella Lola" (1962), "La Reina del Chantecler" (1963) y "Noches de Casablanca" (1963), "Samba" (1964), "La Dama de Beirut" (1965), "La Mujer Perdida" (1966), la muy discutida "Tuset Street" (1967), "Esa Mujer" (1968).
Su popularidad fue mermando y a partir de 1970 se retiró casi completamente del cine, aunque después de esa fecha rodó varios títulos como "Varietés" (1971) y "Cinco Almohadas Para Una Noche" (1974).