Sandino Moreno sinh tại Bogotá, Colombia. Cha cô là một bác sĩ thú y còn mẹ cô là nhà bệnh lý học.[1][2] Cô theo học trường Thánh George ở Bogota và tốt nghiệp năm 2000. Sau đó cô học ngành quảng cáo ở Pontificia Universidad Javeriana (Đại học Giáo hoàng Javeriana) tại Bogotá, rồi trường diễn xuất Rubén Di Pietro cũng ở Bogotá. Năm 2004 cô chuyển đến cư ngụ ở thành phố New York và được giới thiệu tham gia một buổi diễn xuất thử để tuyển nữ diễn viên chính cho phim Maria Full of Grace (2004) và cô đánh bại hơn 900 cô gái khác cùng dự thi thử. Vai diễn của Sandino Moreno trong phim này đã làm cho cô trở thành nữ diễn viên Nam Mỹ thứ hai và nữ diễn viên nói tiếng Tây Ban Nha thứ ba được đề cử cho giải Oscar.Năm 2006 cô diễn xuất trong các phim Fast Food Nation và Paris, je t'aime. Năm 2008 cô xuất hiện bên cạnh Benicio del Toro trong Che Part One: The Argentine và Che Part Two: Guerrilla của Steven Soderbergh trong vai Aleida March de Guevara. Năm 2010 cô đóng vai nữ Vampire Maria trong phim The Twilight Saga: Eclipse, dựa trên tiểu thuyết cùng tên của Stephenie Meyer.