1994-2007
Paulson begon meteen na de middelbare school als actrice te werken. Ze speelde in het stuk Talking Pictures van Horton Foote in het Signature Theatre, en in een aflevering van Law & Order in 1994. Het volgende jaar verscheen Paulson in de Hallmark televisiefilm Friends at Last (1995) tegenover Kathleen Turner, waar ze de volwassen versie van de dochter van Turner’s personage speelde. Ze speelde ook in de kortstondige televisieserie American Gothic (ook 1995), waarin ze de geest van een vermoorde vrouw speelde.
In 1997 maakte Paulson haar speelfilmdebuut in de onafhankelijke thriller Levitation, waarin ze een vrouw speelt die ontdekt dat ze zwanger is na een anonieme seksuele ontmoeting. Leonard Klady van Variety merkte op dat Paulson en haar medespelers “geen steun vinden in het script”, en concludeerde: “Levitation is een grimmige, ingewikkelde saga over identiteit en erbij horen. Een slecht passende combinatie van melodrama en magisch realisme, de indie inspanning zal een beslist moeilijke tijd hebben in de theatrale arena.” In 1997 was Paulson een hoofdrolspeelster (Janice/Nina) in de tweedelige aflevering “True Romance” van Cracker, met Robbie Coltrane in de hoofdrol. Ze verscheen ook Off-Broadway in de herfst van 1998 in een productie van Killer Joe. Daarna speelde ze Elisa Cronkite in The WB comedy-drama serie Jack & Jill (1999). Hetzelfde jaar werd ze ook gecast tegenover Juliette Lewis en Diane Keaton in het drama The Other Sister, waarin ze de lesbische zus speelde van een vrouw met een ontwikkelingsstoornis in San Francisco, en in een bijrol als gijzelaar in de komedie Held Up, tegenover Jamie Foxx. Het jaar daarop had ze een kleine bijrol in de komedie What Women Want, met Mel Gibson en Helen Hunt in de hoofdrollen.
Paulson had een kleine terugkerende rol in de HBO-serie Deadwood (2005-2006), en was een hoofdrolspeler in een aflevering van de FX-serie Nip/Tuck. Ze speelde de hoofdrol in de NBC-serie Leap of Faith. Daarna werd ze gecast in de period comedy Down with Love (2003) in een centrale rol, waarin ze de vriendin en redacteur van een schrijfster (gespeeld door Renee Zellweger) portretteerde.
In 2004 had ze een bijrol in de ABC-serie The D.A., die al na vier afleveringen werd gecanceld. In het voorjaar van 2005 speelde Paulson in een reprise van The Glass Menagerie op Broadway, tegenover haar toekomstige American Horror Story-tegenspeelster Jessica Lange. Ben Brantley van The New York Times vond de productie “verkeerd geregisseerd en verkeerd gecast … de realiteit komt nooit naar voren in deze surrealistisch wazige productie”. Later dat jaar verscheen Paulson Off-Broadway in een productie van Colder Than Here, tegenover Lily Rabe (ook haar toekomstige tegenspeelster in American Horror Story). De productie kreeg een ongunstige recensie van Variety, met criticus Dave Rooney die schreef: “Rabe spreekt in een geaffecteerde monotone toon, terwijl Sarah Paulson de afgemeten, naar boven gerichte stem heeft van een presentatrice van kindertelevisie … dit gemaniëreerd, melancholische stuk ontlokt een voornamelijk onbewogen reactie, wat geen kleine belemmering is in een werk dat handelt over verlies.”
Ook in 2005 had Paulson een kleine rol in de door Joss Whedon geregisseerde science fiction film Serenity. In het televisieseizoen 2006-07 speelde Paulson mee in NBC’s Studio 60 on the Sunset Strip, als Harriet Hayes, een van de sterren van de show-in-een-show. Deze rol leverde haar een nominatie op voor een Golden Globe Award voor Beste Bijrol – Serie, Miniserie of Televisiefilm. In december 2008 verscheen Paulson in de verfilming van Will Eisner’s stripboek The Spirit, waar ze een geactualiseerde versie van het personage Ellen Dolan speelde.
2008-2015
In 2008 castte ABC Paulson in de pilot Cupid, die werd besteld voor serie. Het was een remake van de serie uit 1998 met Jeremy Piven en Paula Marshall in de hoofdrollen. In de nieuwe versie speelde Paulson de hoofdrol tegenover Bobby Cannavale. De serie debuteerde eind maart 2009 op ABC maar werd op 19 mei 2009, na zes afleveringen, geannuleerd. In februari 2010 werd Paulson gecast als de moeder van het hoofdpersonage Meredith Grey, rond 1982, in het ABC drama Grey’s Anatomy, ze verscheen in een flashback scène in een seizoen-zes aflevering. Daarna speelde ze Nicolle Wallace in de HBO-film Game Change (2012), gebaseerd op de gebeurtenissen tijdens de Amerikaanse presidentsverkiezingen van 2008. Voor haar rol werd ze genomineerd voor een Primetime Emmy Award en een Golden Globe Award.
In het voorjaar van 2010 speelde ze op Broadway de hoofdrol in Collected Stories van Donald Margulies naast Linda Lavin. Hetzelfde jaar verfilmde Paulson het onafhankelijke drama Martha Marcy May Marlene, waarin ze tegenover Elizabeth Olsen en Hugh Dancy de rijke zus vertolkt van een vrouw die aan een sekte is ontsnapt. De film werd uitgebracht in de herfst van 2011. Tegelijkertijd was Paulson te gast in drie afleveringen van de FX anthologieserie American Horror Story, waarin ze medium Billie Dean Howard speelde. Paulson keerde het jaar daarop terug voor seizoen twee, American Horror Story: Asylum, waarin ze een nieuw personage speelde, Lana Winters, een schrijfster die in een inrichting is opgenomen omdat ze lesbisch is. In deze periode speelde ze ook de bijrol van Mary Lee in de veelgeprezen dramafilm Mud uit 2012, met Matthew McConaughey in de hoofdrol.
Paulson keerde terug naar het theater in maart 2013, met een optreden in een Off-Broadway-productie van Talley’s Folly tegenover Danny Burstein. Daarna speelde ze in het derde seizoen van American Horror Story, getiteld Coven (2013) als Cordelia Foxx, een heks die een academie leidt voor andere jonge heksen. Hetzelfde jaar speelde ze als Mary Epps, een mishandelende slaveneigenaar, in de historische dramafilm 12 Years a Slave. De film was een kritisch succes en verdiende tal van lofbetuigingen.
In 2014 verscheen Paulson in het vierde seizoen van serie American Horror Story, getiteld Freak Show, waarin ze de rollen speelde van de samengevoegde tweelingzussen Bette en Dot Tattler, die lid zijn van een circusfreakshow. Ze keerde terug voor het vijfde seizoen, met als ondertitel Hotel, in de rol van Hypodermic Sally, de geest van een drugsverslaafde die gevangen zit in een hotel in Hollywood. Ze speelde ook opnieuw het personage van Billie Dean Howard in de laatste aflevering van het seizoen, en maakte een cross-over verschijning. In deze periode nam Paulson ook de rol van Abby Gerhard op zich in het door Todd Haynes geregisseerde romantische drama Carol (2015), een period piece waarin ze de bijrol speelde van de goede vriendin van Cate Blanchett.
2016-heden
Beginnend in februari 2016 speelde Paulson de hoofdrol in het eerste seizoen van de true crime anthologieserie American Crime Story, met als ondertitel The People v. O.J. Simpson, waarin ze officier van justitie Marcia Clark vertolkte. Ze oogstte wijdverbreide kritieken voor haar prestaties en won verschillende prijzen, waaronder de TCA Award for Individual Achievement in Drama, de Primetime Emmy Award for Outstanding Lead Actress in a Limited Series or Movie, en de Golden Globe Award for Best Actress – Miniseries or Television Film.
In juni 2016 bracht de Human Rights Campaign een video uit als eerbetoon aan de slachtoffers van de schietpartij in de nachtclub van Orlando; In de video vertelden Paulson en anderen de verhalen van de mensen die daar waren omgekomen. In het najaar van 2016 speelde ze in de zesde iteratie van American Horror Story, met als ondertitel Roanoke; daarin werd ze gecast in de dubbelrollen van de Britse actrice Audrey Tindall en gemartelde echtgenote en yoga-instructrice Shelby Miller, van wie de laatste wordt geportretteerd door Tindalls personage in My Roanoke Nightmare, een documentaire binnen de serie. Ze hernam ook haar rol van Lana Winters in de laatste aflevering van Roanoke, waarin het personage een crossover-optreden maakt.
Na het voltooien van Roanoke verscheen Paulson in het zevende seizoen van de serie, Cult (2017), waarin ze restauranteigenaar Ally Mayfair-Richards speelde, evenals Susan Atkins in de 10e aflevering van het seizoen.Ze speelde ook de hoofdrol als Geraldine Page in één aflevering van het eerste seizoen van drama-anthologieserie Feud (2017), waarin de turbulente werkrelatie tussen actrices Bette Davis en Joan Crawford wordt gekroniekt. Paulson werd vervolgens gecast in de heist film Ocean’s 8 (2018), met in de hoofdrollen Cate Blanchett, Sandra Bullock, Anne Hathaway, Mindy Kaling, Awkwafina, en Rihanna. De film was een commercieel succes en bracht bijna 300 miljoen dollar op aan de wereldwijde kassa. In 2017 werd ze uitgenodigd om lid te worden van de Academy of Motion Picture Arts and Sciences
Paulson keerde terug voor het achtste seizoen van American Horror Story, getiteld Apocalypse, dat op 12 september 2018 in première ging. In Apocalypse hernam Paulson zowel de Murder House- als Coven-rollen van respectievelijk Billie Dean Howard en Cordelia Foxx, en speelde ze ook de hoofdrol als de schurkachtige Miss Wilhemina Venable. Naast haar drie personages regisseerde Paulson ook een van de afleveringen van het seizoen, wat haar regiedebuut betekende. Ze speelde de zus van Sandra Bullock’s personage, Jessica, in de dramahorrorfilm Bird Box, die in december 2018 op Netflix werd uitgebracht.
In 2019 speelde Paulson als Dr. Ellie Staple in de superheldenthrillerfilm Glass, Xandra in de dramafilm The Goldfinch, en Dr. Zara in de geanimeerde avonturenfilm Abominable. Paulson speelde vervolgens de hoofdrol als Alice Macray in de FX limited dramaserie Mrs. America, die in april 2020 in première ging. Ze speelde ook de hoofdrol als Clarissa Montgomery in de HBO satirische komedie televisiefilm Coastal Elites, die in september 2020 in première ging. In september 2017 werd aangekondigd dat Paulson de hoofdrol zou spelen als een jongere versie van Nurse Mildred Ratched, de schurk uit de roman One Flew Over the Cuckoo’s Nest en de veelgeprezen verfilming ervan uit 1975, in de Netflix-dramaserie Ratched, een prequel op de roman die de oorsprong van het personage in beeld zou brengen. Het eerste seizoen werd uitgebracht op 18 september 2020.
In november 2020 speelde Paulson de hoofdrol in de thrillerfilm Run. Het werd de meest bekeken film op het streamingplatform Hulu.
Aankomende projecten
In augustus 2019 werd bevestigd dat ze Linda Tripp zou vertolken in het derde seizoen van de true crime anthologieserie American Crime Story, met als ondertitel Impeachment. In januari 2020 bevestigde ze dat ze zal terugkeren naar American Horror Story voor het tiende seizoen, na afwezig te zijn geweest voor het negende seizoen.