Sasha Grey grandit à Sacramento, dans une famille américaine défavorisée. Elle est née le 14 mars 1988
Sasha Grey s'installe à Los Angeles pour devenir actrice porno. La première scène qu'elle tourne est un gang-bang avec l'acteur Rocco Siffredi dans le film The Fashionistas 2, peu de temps après avoir atteint sa majorité.
Elle reconnait être bisexuelle et avoir pour modèle Belladonna, avec qui elle tourne dans Fetish Fanatic #4 et dans The Awakening of Sasha Grey réalisé par Belladonna. Elle tourne des films gonzo, pratiquant le sado-masochisme et la sodomie. Elle a aussi tourné beaucoup de scènes fétichistes (menottée, ayant un rapport sexuel dans des toilettes, etc...). Elle est célèbre pour ses performances lors des scènes de fellation et de gorge profonde, qui lui ont valu le AVN Award « Best Oral Sex Scene » (« meilleure fellation ») en 2008, dans le film Babysitters.
En 2008 elle est l'héroïne de Sasha Grey's Anatomy, une parodie pornographique de la série américaine Grey's Anatomy.
« Penthouse Pet » du mois de juillet en 2007, elle a tourné 130 films en 2 ans. Elle fait partie de la jeune génération avec Pink Pussy et Paige Taylor. Avec l'actrice Stoya, Sasha Grey incarne par ailleurs un nouveau genre pornographique : l'alter-pornographie, qui allie ambiance gothique et pratiques sexuelles extrêmes.
En 2009, elle est à l'affiche de 3 films non-porno, dont The Girlfriend Experience de Steven Soderbergh.