Après des études à l'université du Kent et une thèse en Littérature anglaise, elle a été libraire puis enseignante. Son premier roman, Tipping the Velvet (Caresser le velours) est paru en 1998 et a pour sujet le lesbianisme à l'époque victorienne (le velours étant l'un des noms du sexe féminin dans l'argot de l'époque). L'ouvrage a été adapté pour la chaîne de télévision BBC Two par Andrew Davies sous la forme d'un film en trois parties.
Son second roman Affinity est paru en 1999 et a obtenu le prix Stonewall Book ; l'action se déroule dans une prison de femmes à Londres à l'époque Victorienne et reprend les thèmes chers à Waters (amour, trahison, corruption, machiavélisme et suspense) en y intégrant une touche de spiritisme. Ce roman a été adapté par la chaine de télévision ITV et diffusé en Grande-Bretagne au printemps 2008. L'ouvrage a une nouvelle fois été adapté par Andrew Davies.
Son troisième roman, Fingersmith (Du bout des doigts) lui a apporté la consécration. L'histoire est basée sur des thèmes du roman populaire (complot, enlèvement d'enfants, monde des voleurs comme dans Oliver Twist) associés aux amours lesbiennes. BBC One l'a adapté en 2005, avec les actrices Elaine Cassidy, Sally Hawkins et Imelda Staunton.
Sarah Waters a été élue « auteur de l’année » par le Sunday Times en 2003, elle a reçu le prix des Libraires et le British Book Awards (Auteur de l'année 2002).
Dans The Night Watch , ouvrage paru en anglais en 2006, les personnages (quatre femmes, dont trois sont lesbiennes, et un homme homosexuel) partagent secrets et scandales dans le Londres des années 1940.
Également définit dans les années 1940, The Little Stranger diffère aussi des romans de Sarah Waters précédents. C'est son premier roman où il n'y a pas de personnages ouvertement lesbiens. Initialement, c'est un livre sur les changements économiques apportés par le socialisme dans l'après-guerre dans la Grande-Bretagne, et les examinateurs notent la connexion avec Evelyn Waugh. Lors de la construction du roman, Sarah Waters l'a transformé en une histoire de fantôme, se concentrant sur une famille gentry qui possédait une grande maison de campagne qu'ils ne peuvent plus se permettre de maintenir.