Gilbert mengikuti pendidikan Sekolah Menengah Atas (SMA) di Kettering High School, kota Kettering, Northamptonshire, Inggris, dan di SMA ini dia menyadari bahwa kelak dia ingin bekerja di bidang kedokteran. Kemudian, Sarah lulus dengan mendapat gelar Bachelor of Science atau Sarjana Sains (penghargaan kelas satu atau first class honours) bidang ilmu biologi dari University of East Anglia di Norwich, Inggris. Sarah melanjutkan studinya ke University of Hull untuk mendapat gelar doktor, dalam bidang menyelidiki genetika dan biokimia dari ragi Rhodosporidium toruloides. Pada tahun 1998, Gilbert melahirkan anak kembar tiga. Sementara pasangan memutuskan untuk meninggalkan karirnya dan menjadi orang tua utama yang mengurus rumah tangga mereka. Pada bulan Maret 2021, Gilbert menerima anugerah penghargaan Albert Medal untuk jasanya dalam mengembangkan vaksin Oxford-AstraZeneca.
Ada hal menarik yang terjadi di turnamen tenis bergengsi Wimbledon 2021 yang baru berakhir pekan lalu. Para penonton memberikan standing ovation kepada salah satu ilmuan Inggris Dame Sarah Gilbert yang menjadi otak terciptanya vaksin Covid-19 dari AstraZeneca/Oxford. Dame Sarah Gilbert termasuk salah satu penonton spesial diundang menyaksikan pertandingan Wimbledon. Dame Sarah Gilbert hadir di hari pertama Wimbledon 2021 pada 29 Juni. Panitia Wimbledon memang menyediakan 100 tiket harian untuk sosok yang berjasa selama pandemi Covid-19. Mereka ditempatkan di tempat terbaik, Centre Court dan Court One. Dame Sarah Gilbert menyaksikan pertandingan antara Novak Djokovic melawan Jack Draper. Kehadiran Dame Sarah Gilbert kemudian diumumkan penyiar di stadion.
Gilbert terlibat dalam pengembangan vaksinasi baru untuk melindungi manusia dari Koronavirus sejak awal terjadinya pandemi COVID-19. Dia menjadi pemimpin dalam pekerjaan ini untuk mencari kandidat vaksin baru, bersama dengan Andrew Pollard, Teresa Lambe, Sandy Douglas, Catherine Green dan Adrian Hill. Seperti pekerjaan sebelumnya, vaksin COVID-19 menggunakan vektor adenoviral, yang dapat merangsang respons sistem kekebalan tubuh terhadap lonjakan protein koronavirus. Rencana awal uji klinis pada hewan dilakukan awal bulan Maret 2020, dan kemudian merekrut 510 peserta manusia untuk tujuan uji coba fase I / II yang dimulai pada 27 Maret 2020. Pada September 2020, Gilbert menyatakan bahwa vaksin AZD1222, sudah diproduksi oleh perusahaan AstraZeneca sementara uji coba fase III sedang berlangsung bulan September 2020.[26] Karena hasil penelitian vaksin tersebut, Gilbert tampil di majalah The Times bertajuk Science Power List terbitan bulan Mei 2020.