Chalke nació en Ottawa, pero se crió en Vancouver (Columbia Británica) siendo la mediana de las tres hijas de Doug y Angie Chalke. Su madre es de Rostock, Alemania pero toda su familia se mudó a Canadá en 1952. Chalke todavía está en contacto con sus familiares alemanes. Según un comentario de Scrubs, asistía a una escuela secundaria alemana en su pueblo de origen dos veces cada semana. Habla alemán y francés con fluidez. Está comprometida con su novio Jamie Afifi. Su profesión como actriz empezó a la edad de 8 años, cuando empezó actuar en un teatro musical. Cuando tenía 16 años, se puso de periodista en el programa Canadiense de niños que se llamaba KidZone. En 1993, realizó el papel de Becky Conner Healy en la programma Roseanne. Más tarde regresó a Canadá para participar en la serie de televisión Nothing too good for a cowboy (1998-1999). En 2001 realizó el papel de Elliot Reid en la comedía de la NBC Scrubs. Sarah ha actuado en muchas películas, pero nunca como protagonista. Su tía y abuela fallecieron de cáncer de mama por no habérsele diagnosticado en sus etapas iniciales. Por este motivo, Chalke quiso aumentar su conocimiento sobre este cáncer consiguiendo el papel protagonista en la película de Lifetime Why I wore lipstick to my masectomy.