Sarah Brightman, la mayor de seis hermanos, se crió en Berkhamsted, Inglaterra. Desde los tres años inició su formación en danza y piano, audicionando exitosamente a los 11 años para la Arts Education School en Tring Park. Su debut teatral profesional se produjo en 1973, a los 13 años, en el musical I and Albert en el Piccadilly Theatre de Londres.

En 1976 fue reclutada por Arlene Phillips para liderar la agrupación de baile Hot Gossip. El grupo alcanzó notoriedad comercial en 1978 con el sencillo disco «I Lost My Heart to a Starship Trooper», que vendió medio millón de copias y llegó al puesto número seis en las listas del Reino Unido. Tras este éxito, Brightman inició una etapa solista con el sello Whisper Records, lanzando sencillos como «Not Having That!», una versión de «My Boyfriend’s Back» y el tema «Madam Hyde» para la banda sonora de la película The World Is Full of Married Men (1979).

En 1981 audicionó para la producción original del musical Cats, de Andrew Lloyd Webber, obteniendo el papel de Jemima. Tras un año en dicha producción, asumió el papel de Kate en The Pirates of Penzance en el Teatro Drury Lane, interpretó a Tara Treetops en Masquerade y posteriormente protagonizó la ópera infantil Nightingale, de Charles Strouse.

La interpretación de Brightman en Nightingale atrajo la atención de Andrew Lloyd Webber. La relación profesional y personal fructificó rápidamente; la pareja contrajo matrimonio en 1984. Webber comenzó a componer obras diseñadas específicamente para sus capacidades vocales, iniciando con el Réquiem, una misa clásica cuya grabación del tema «Pie Jesu» vendió 25 000 copias en su primer día y alcanzó el tercer puesto en las listas británicas. Interpretado junto a Plácido Domingo en Nueva York, el proyecto fue transmitido por la BBC y la PBS, convirtiéndose en el álbum clásico más vendido del año en el Reino Unido y otorgándole a Brightman una nominación al premio Grammy como Mejor Artista Clásica Revelación.

El punto culminante de esta etapa fue su interpretación de Christine Daaé en El fantasma de la ópera. Lloyd Webber condicionó el estreno de la obra en Broadway a la participación de Brightman. Pese a la resistencia inicial de la Actors’ Equity Association de EE. UU., el compositor logró un acuerdo tras comprometerse a contratar a un actor estadounidense para su siguiente montaje en el West End. La producción se convirtió en un fenómeno comercial sin precedentes, acumulando 17 millones de dólares en ventas anticipadas antes de su estreno en Nueva York el 28 de enero de 1988. El álbum del elenco original vendió más de 40 millones de copias en todo el mundo, obteniendo múltiples certificaciones de platino internacionales.

Tras su participación en la obra, realizó giras de concierto con la música de Lloyd Webber por Inglaterra, Canadá, Estados Unidos y la Unión Soviética. En este periodo grabó «Anything But Lonely» (de Aspects of Love), el tema «Make Believe» para la película infantil Grandpa, y publicó dos álbumes solistas de repertorio selecto: The Trees They Grow So High (1988), enfocado en música folclórica, y The Songs That Got Away (1989), con piezas teatrales poco conocidas de autores como Stephen Sondheim e Irving Berlin.

La pareja se divorció en 1990. Posteriormente, Brightman protagonizó la obra Aspects of Love en el West End y en Broadway, y lanzó el álbum As I Came of Age, compuesto por una selección ecléctica de teatro musical y folk-rock.

En 1992, Brightman dio un giro decisivo a su carrera al actuar junto a José Carreras en la ceremonia de clausura de los Juegos Olímpicos de Barcelona, interpretando el tema oficial «Amigos Para Siempre» ante una audiencia global estimada en 3 000 millones de personas.

A raíz de esta presentación, se trasladó a Alemania para trabajar con el productor Frank Peterson. Su primera colaboración dio lugar al álbum de pop temático Dive (1993), que incluyó el sencillo «Captain Nemo» y le otorgó un disco de oro en Canadá. La segunda producción en conjunto, Fly (1995), exploró sonidos pop rock y música electrónica. Su tema principal, «A Question of Honor» —que combinaba elementos de la ópera La Wally de Alfredo Catalani con arreglos de rock—, fue presentado durante la transmisión del campeonato mundial de boxeo entre Henry Maske y Graciano Rocchigiani.

En 1996, para la pelea de despedida de Maske, Brightman estrenó junto al tenor italiano Andrea Bocelli el sencillo «Time to Say Goodbye» (extraído del álbum Timeless, de 1997). El tema se convirtió en un hito comercial, vendiendo más de tres millones de copias únicamente en Alemania y superando los 12 millones de unidades a nivel mundial.

En marzo de 1998, la emisión del especial de televisión Sarah Brightman: In Concert at the Royal Albert Hall por la red PBS impulsó su catálogo al listado Billboard 200 en Estados Unidos. Ese mismo año actuó en A Gala Christmas in Vienna junto a Plácido Domingo, Helmut Lottie y Riccardo Cocciante, y participó en la gala del 50.º aniversario de Andrew Lloyd Webber interpretando sus roles más emblemáticos.

A finales de 1998 publicó Eden, un álbum donde asumió el control artístico total. Para esta producción convenció al compositor Ennio Morricone de permitirle adaptar en forma de canción el tema instrumental «Gabriel's Oboe» de la película La misión, dando origen a «Nella Fantasia». Eden encabezó la lista Billboard Classical Crossover y dio paso a su primera gira mundial oficial.

En el año 2000 lanzó La Luna, álbum que fusionó elementos de pop, jazz y ópera con influencias de Beethoven, Dvořák y Billie Holiday. La producción obtuvo certificaciones de oro en Estados Unidos y de diamante en Asia, convirtiéndose en el álbum más vendido de un artista internacional en Corea del Sur y Taiwán. Su concierto para PBS incluyó la participación del entonces emergente Josh Groban en el tema «There for Me». En ese período, Brightman se convirtió en la artista británica con mayores ingresos por giras y ventas de discos en Norteamérica.

En 2001 publicó Classics, una recopilación que vendió 300 000 unidades en Japón, alcanzando el estado de disco de platino. Su siguiente trabajo de estudio, Harem (2003), exploró sonoridades de Oriente Medio y dance, contando con la colaboración de Ofra Haza, Kazem al-Saher, Nigel Kennedy y Jaz Coleman. El disco lideró las listas de Crossover Clásico y generó dos sencillos de alto impacto en las listas de música de club con la pista homónima y la balada «Free».

Las giras de Eden, La Luna y Harem destacaron por su alto nivel de producción teatral. En 2004, la gira Harem recaudó 60 millones de dólares en todo el mundo. Estrategias comerciales innovadoras incluyeron la venta de boletos VIP con asientos sobre el escenario y la promoción orientada al público tradicional de Broadway.

Entre 2007 y 2010, Brightman participó en programas de televisión británicos (Just the Two of Us), el Concierto por Diana, el evento Live Earth en Shanghái y el Desfile del Día de Acción de Gracias de Macy's. En 2008 lanzó los álbumes Symphony (que alcanzó el puesto 13 en el Billboard 200) y A Winter Symphony, grabados en conjunto con el especial Symphony: Live in Vienna. Interpretó el tema oficial de los Juegos Olímpicos de Pekín 2008, lo que dio inicio a una gira de tres años por Latinoamérica y Asia. En 2010 estableció su residencia permanente en los Estados Unidos.

Inspirada por los viajes espaciales, Brightman publicó el álbum Dreamchaser a principios de 2013. Posteriormente emprendió la gira orquestal Gala: An Evening with Sarah Brightman (2016) y la gira de formato navideño Royal Christmas Gala por Europa (2017).

En 2018 lanzó Hymn a través de Decca Gold, acompañado por una gira internacional de más de 100 fechas en los cinco continentes. En 2019 comercializó el álbum y formato audiovisual Hymn in Concert.

En sus proyectos más recientes, lanzó el álbum navideño bilingüe Winter in Paris (2023) enfocado en los mercados de Francia y Bélgica, interpretó la canción principal del videojuego Love and Deepspace (2024), y realizó las giras de conciertos A Starlight Symphony por Asia y A Winter Symphony por Norteamérica (2025).