سارا محمدی در خانواده ای آشنا به هنر متولد شد. مادرش بازنشسته صدا و سیما است و خواهرش نرگس محمدی از بازیگران شناخته شده ی تلویزیون و سینما می باشد. وی علاوه بر این یک برادر دوقلو به نام محسن دارد که کارمند بانک است. خواهرش نرگس با علی اوجی بازیگر، نویسنده، کارگردان و تهیه کننده ایرانی ازدواج کرد و برادرش نیز متاهل بوده و صاحب فرزند است. سارا محمدی آخرین فرزند خانواده می باشد.