Sara Sampaio gewann 2007 einen Model-Wettbewerb der Marke Pantene. Die nächsten Jahre war sie als Model für Werbekampagnen von Axe, Replay, Salsa Jeans und Calzedonia gebucht. Als Covermodel war sie auf der Vogue, Elle und Harper’s Bazaar zu sehen.[1] Als bestes weibliches Model wurde sie 2011, 2012, 2014, 2015 und 2016 mit dem Globo de Ouro geehrt. 2014 und 2015 war sie in der Sports IllustratedSwimsuit Issue zu sehen.