Sarah Mühlhause wurde 1982 in Berlin geboren und absolvierte ein Schauspielstudium in Freiburg/Breisgau. 2002 ging sie nach Madrid und drehte dort Werbespots unter anderem für Coca-Cola und Nestlé. Es folgten erste Filmrollen, zum Beispiel in Die Zeit, die man Leben nennt, einer ZDF- Produktion von 2008. Im gleichen Jahr wirkte sie auch in einem Video der international bekannten Rockband Liquido mit.

Großen Erfolg feierte Sarah Mühlhause 2009 mit der spanischen Komödie Fuga de cerebros unter der Regie von Fernando González Molina. Der Kinofilm hatte seine Premiere beim Film-Festival in Malaga und gewann dort den Publikumspreis. Fuga de cerebros erreichte auch den 1. Platz in den spanischen Kinocharts. 2009 spielte Sarah Mühlhause auch die weibliche Hauptrolle in Florian Steinbiss‘s Kinofilm Neander-Jin. Sie lebt derzeit in Berlin.