Sasha Grey voit le jour le 14 mars 1988 en Californie. Elle grandit au sein d’une famille défavorisée et assiste, très jeune, au divorce de ses parents.
Après avoir suivi des cours d’art dramatique dans le but de faire du théâtre, Sasha démarre finalement à l’âge de 18 ans une carrière d’actrice pornographique en s’installant à Los Angeles. En deux ans, elle tourne 130 films de ce genre et incarne également avec l’actrice Stoya une pornographie d’un nouveau genre, appelé Altporn, qui mêle les pratiques extrêmes et décors gothiques. En 2008, elle tient le premier rôle dans Sasha Grey’s Anatomy, une parodie de la série Grey’s Anatomy, version pornographique. L'actrice annonce sa retraite définitive du secteur pornographique en 2011.
En effet, Sacha Grey commence à tourner des films « classiques » à partir de 2008. Elle tient en 2009 le rôle principal de Girlfriend Experience, film expérimental réalisé par Steven Soderbergh (Traffic, Ocean’s Eleven). Deux ans plus tard, elle publie son premier roman, Juliette Society, qu’elle décrit comme une version transgressive du livre Fifty shades of Grey et dont elle s’apparente à l’héroïne.
Sasha Grey incarne également différents rôles dans des films directement sortis en DVD tels que Revenge City, The Scribbler et Open windows, thriller sorti en janvier 2015.