宋佳出生于黑龙江省哈尔滨市，8岁起跟随月琴演奏者冯少先学习柳琴，高中就读于沈阳音乐学院附属中等音乐学校。2000年，考入沈阳音乐学院，却偶然在学姐范志博的提议下，报考了上海戏剧学院表演系并被录取，而她也在上海戏剧学院表演系本科学士毕业后正式走上了演艺之路。
2001年，因参演由魏春光、吴雨桥主演的电视剧《其实不想走》而出道，在剧中饰演上海富家女秦佩佩。
2002年，参演由保剑锋、方圆主演的喜剧片《越活越精彩》，在片中饰演女二号刘雨。
2003年，与佟大为、孙兴等共同出演电视剧《非常浪漫》，在剧中饰演公司老板家辉的女友姗姗。
2004年，与张智霖、钟汉良共同主演古装武侠电视剧《逆水寒》，在剧中饰演顾惜朝的妻子傅晚晴。
2006年，宋佳与刘嘉玲、胡军共同的电影《好奇害死猫》上映，她也因此获得了第26届中国电影金鸡奖最佳女配角提名，并开始在电影圈崭露头角。
2007年，与李幼斌、萨日娜等人共同主演电视剧《闯关东》，在剧中饰演敢于坚持自己的想法、追求所爱且善良淳朴的农家姑娘谭鲜儿，她也在该剧播出后开始被更多观众认识。
2008年，在吴宇森执导的电影《赤壁》中饰演曹操的女人骊姬；同年，推出首张个人专辑《能不能幸福》。
2010年4月，与郭涛、刘德凯共同主演的都市情感剧《大女当嫁》首播，宋佳在剧中饰演白皙漂亮的某不知名职高教导主任姜大雁；11月，宋佳与邵兵、常戎等人合作主演的谍战剧《白狼》播出，在剧中饰演一个富贵人家的大家闺秀，精通琴棋书画，在经历了国仇家恨后，被迫成为土匪的白晓月。
2011年，参加央视春节联欢晚会，并与冯巩、牛莉、刘金山共同表演了相声剧《还钱》；同年，与李晨合作主演的家庭情感剧《风车》播出，在剧中饰演性情刚烈、正直善良的何爽；4月8日，与何润东搭档主演的爱情冒险电影《西藏往事》公映，其在片中饰演了一个纯真质朴到有些慑人心魄的藏族女子雍措；7月，其出演的历史人物剧《孔子春秋》播出，她在剧中饰演孔子的母亲颜徵在；此外，她还在年底公映的抗战片《遍地狼烟》中饰演一个丧父的茶馆老板娘柳烟。
2012年1月，与张嘉益搭档主演的谍战剧《悬崖》首播，其在剧中饰演的是聪明过人的中共地下工作者顾秋妍，而她也凭借该剧接连获得第18届上海电视节白玉兰奖最佳女演员奖、第26届中国电视金鹰奖观众喜爱的女演员奖，以及第9届中国金鹰电视艺术节最佳表演艺术奖；6月1日，与吴镇宇合作主演的爱情电影《热爱岛》上映，她在片中饰演因一场意外而失去行动能力的舞蹈演员泛丽；10月22日，主演的战争剧《圣天门口》首播，其在剧中饰演的女主角阿彩美丽出众，性情直率，虽是土匪之女，却最终成长为了坚定的革命战士；此外，她还在年底播出的都市励志剧《那样芬芳》中饰演了坚韧倔强的女主角荣芬芳。
2013年1月，其与陈思诚、万茜等人共同主演的都市剧《小儿难养》首播，在剧中饰演了做事计划周详，雷厉风行的职场女强人简宁；3月8日，与黄觉合作主演的剧情电影《萧红》公映，她在片中饰演充满才华却红颜命薄的近代女作家萧红，凭借该片获得第29届中国电影金鸡奖最佳女主角奖、第九届中美电影节最佳女演员奖；11月，与廖凡、夏雨、白百何联袂主演的都市剧《我们这拨人》播出，在剧中饰演爱好自由的摄影师牧歌。
2014年9月，与张嘉益、朱锐等人合作主演的年代情感剧《爷们儿》首播，在剧中饰演温柔贤惠，天大的事儿自己心中都能扛得住的女人陈丽；12月，宋佳与张嘉益、胡歌合作主演的战争剧《四十九日·祭》在湖南卫视播出，她在剧中饰演的是敢爱敢恨，充满柔情却又不失刚毅的秦淮河畔头牌玉墨。
2015年，担任第21届上海电视节白玉兰奖评委；12月10日，与廖凡搭档主演的动作片《师父》上映，宋佳在片中饰演妩媚多情、坚决果敢的天津女人赵国卉；此外，她还在年底播出的年代剧《少帅》中饰演了富商于文斗之女于凤至。
2016年7月15日，与包贝尔、朱亚文联合主演的爱情喜剧电影《陆垚知马俐》首映，她在片中饰演的时尚买手马俐，同时凭借该片获得了第31届中国电影金鸡奖最佳女主角提名；此外，宋佳还为该片演唱了主题曲《花》；12月13日，其参演的短片《最美表演》在网络上播出，宋佳在片段《柳琴》中饰演一位柳琴表演艺术家；12月30日，与林家栋、颜卓灵联袂主演的犯罪悬疑电影《那年夏天你去了哪里》上映，在电影中饰演心理医生袁宁静。
2017年4月28日，与刘德华、姜武合作主演的警匪动作片《拆弹专家》在中国内地首映，其在电影中饰演很独立坚强的女教师Carmen；7月27日，其与众多艺人共同出演的人民解放军建军90周年献礼片《建军大业》在中国大陆上映，宋佳在片中饰演宋氏三姐妹之一，革命先贤宋庆龄。
2018年6月16日，担任第21届上海国际电影节“亚洲新人奖”国际影片评选委员会评委；9月30日，其特别出演的由包贝尔执导的喜剧动作片《胖子行动队》首映，她在片中饰演的是一位特工美女；11月13日，发行音乐专辑《HER》。
2019年1月，由宋佳主演的古装爱情喜剧片《破阵子》杀青，片中饰演白虎荡美丽的寡妇徐娘；4月4日，其与井柏然、马思纯、秦昊等人共同主演的悬疑犯罪电影《风中有朵雨做的云》上映，在电影中饰演唐奕杰的妻子林慧；4月29日，宋佳演唱的单曲《给小花》上线；5月，担任第13届FIRST青年电影展创投会评委；6月，与王大陆搭档主演的奇幻冒险电影《超级的我》上映；9月30日，由陈凯歌担任总导演的新中国成立70周年献礼片《我和我的祖国》上映，宋佳在文牧野执导的《护航》单元中饰演英姿飒爽的女飞行员吕潇然；同年，与章宇、王砚辉合作主演悬疑剧《风平浪静》；11月22日，与王千源、冯远征联袂主演的犯罪悬疑电影《你是凶手》上映，她在片中饰演身患绝症的母亲白兰；年底，宋佳的音乐专辑《在外面》发行，专辑内收录了包括《听见就好》、《不见》、《放大》、《风中有朵雨做的云》等在内的10首歌曲。
2020年8月19日，与喻恩泰、刘敏涛、黄觉等共同主演的都市情感悬疑剧《白色月光》优酷播出，在剧中饰演建筑设计师张一；8月10日，与袁弘搭档主演的都市情感剧《生活像阳光一样灿烂》播出，她在剧中饰演冷面杀手HR白灿烂；8月14日，为电视剧《生活像阳光一样灿烂》演唱主题曲《陪着你》；11月20日，与杨向华联合监制的电影《气球》在中国内地上映，于2021年9月24日在英国上映。
2021年4月9日，主演电影《超级的我》定档上映；4月11日，与佟大为、蒋欣联合主演电视剧《小舍得》开播，在剧中饰演事业有成、儿女双全的妈妈南俪；5月1日，领街主演喜剧犯罪片《阳光劫匪》定档上映；6月5日，主演的爱情电影《诗人》上映；7月1日，主演的电影《1921》上映，在片中饰演高君曼；7月1日，参加的庆祝中国共产党成立100周年文艺演出《伟大征程》播出，表演戏剧《跨越》。7月9日，参演的电影《中国医生》上映；9月15日，担任总制片人的互动电影《如果有当初》在爱奇艺电影播出；10月1日，主演的电影《我和我的父辈》之《鸭先知》上映。
2022年1月28日，与雷佳音、辛柏青、殷桃领衔主演的电视剧《人世间》播出；2月7日，与陈赫、袁咏仪联合主演的都市职场剧《盛装》在东方卫视播出；3月17日，为电影《你是我的春天》献唱主题曲《想看你笑的样子》发布；同年，参与的抗疫歌曲《灯火》上线；5月23日，参加由中国文联主办的“与人民同行”——纪念毛泽东同志《在延安文艺座谈会上的讲话》发表80周年特别节目；7月1日，主演了抗疫电影《你是我的春天》上映在片中饰演援鄂抗疫女医生王雅尔；8月6日，官宣将演绎第十二届北京国际电影节主宣片；8月14日，获得新浪2022微博电影之夜盛典“年度品质演员”；8月，担任2022海浪电影周短片荣誉推荐人；9月10日，参加2022年中央广播电视总台中秋晚会，与辛柏青合唱歌曲《人世间》；10月，参加音乐作品《我们的歌》演唱和录制；11月1日消息，加盟《金钥匙创投计划》；11月，加盟《脱口秀大会第五季》，担任第八期领笑员；11月18日，参演的文献话剧《抗战中的文艺》在网络全平台线上演播。
2023年1月1日，主演的都市情感剧《纵有疾风起》播出，在剧中饰演烁冰；1月23日，凭借电视剧《人世间》获得CMG首届中国电视剧年度盛典“年度女演员”荣誉；3月16日，主演的情感悬疑网络剧《回响》播出。
2009年12月，宋佳受邀赴香格里拉尼西乡进行“非物质文化遗产”保护活动，宋佳参加了尼西完小的保护学习基地揭牌仪式，也获赠了当地政府授予的非遗保护大使的称号。
2010年4月，宋佳通过中国红十字基金会向青海玉树灾区捐款10万元。
2012年，宋佳担任“边境童话”公益慈善活动形象大使。2013年，雅安地震时，宋佳受邀出席某品牌签售活动，活动当天向四川雅安捐款10万元，并在现场爱心呼吁大众向地震灾区伸出援手。
2016年1月5日，宋佳被联合国正式授予“联合国环境署可持续消费项目倡导者”称谓。6月6日，宋佳受邀出席由联合国环境规划署、同济大学等共同举办的“2016国际学生环境与可持续发展大会”，联合国环境规划署环境政策执行司副司长莫妮卡·麦克德维特女士并亲自为宋佳颁发了倡导者证书。
2019年3月30日，作为WWF中华白海豚推广大使，参与#地球一小时#，呼吁关注并保护中华白海豚，关注海洋保护和生物多样性。
2020年2月，宋佳参与演唱的文艺界抗击疫情主题歌曲《坚信爱会赢》上线；10月18日，担任中国视协新文艺组织和新文艺群体工作委员会委员。
2021年7月，向河南暴雨灾区捐款50万元。
宋佳是个耐看、聪明、有悟性的人，有表演品位，在电影《悬崖》中，她的表演收放自如。同时，宋佳对人物性格的理解也很准确，懂得创造，表演有张力，聪明且领悟力强，并是一个很敬业的演员。此外，她的语言里还带着一种力量感。在电影《热爱岛》中，几乎素颜出镜的宋佳清新自然，其对所饰演角色的心理变化有着精彩演绎，很好地诠释了角色在爱情危机中面对爱情的态度。而其在“愚公移山音乐节”活动中也同样展现她的魅力。
宋佳凭借大胆性感的表演，成为影片《好奇害死猫》中最大的亮点，有人说她会成为中国的莫妮卡·贝鲁奇。在片中，宋佳准确塑造出了一个风骚粗俗又可悲可怜的发廊女形象。而戏外的她却往往白衬衫、牛仔裤，一袭黑色披肩长发，清纯可人。早年主修中国古典乐器柳琴的经历使她颇具艺术气质，清新洒脱的个性更让她得到了颇多观众的喜爱。
微博上的宋佳喜欢分享自己吃吃喝喝的生活，不难看出这是一个大大咧咧的爽朗姑娘。而除了因为多部高品质影视作品及多个专业奖项的肯定奠定了宋佳在专业方面的地位外，其健康时尚的形象也给大众留下了深刻印象。
在宋佳所出演的影视作品中，少有现代都市爱情剧，更多的是一些具有时代感的个性人物。如《闯关东》中的宋佳上山场、下水场、做土匪；《萧红》中的宋佳离家出走、顽强生存；《师父》中的宋佳独立傲骨，她饰演的每个角色都充满了挑战。而其在影片《风中有朵雨做的云》中饰演的林慧虽跨度极大却也尤为吸引人。
宋佳一组杂志时尚性感写真中。在米兰街头尝试了多个造型，无论是黑色镂空连衣裙，还是牛仔套装都展现了其“花帅”的气质，而米奇图案和俏皮的表情更是突显了她可爱的一面。
在电影《非常浪漫》中，宋佳唱《双截棍》、玩性格、打桌球、当佟大为的爱情顾问，把一个可爱、善良又充满浪漫的现代女孩“姗姗”刻画得入木三分。而在情感剧《风车》中饰演小姨一角的宋佳则成功塑造了一个秉持着敢爱敢恨，爱情至上的女主角。然而她的精彩生命却因为殉情而戛然而止，这也让看剧的观众都感到了遗憾，那个性情刚烈、泼辣倔强、正直善良又不合时宜的何爽姑娘，被宋佳塑造得如此鲜活灵动，一点儿也不象虚构的人物。
宋佳在电影《遍地狼烟》片中的表演特别主动，比如激情戏，如果女演员放不开那男演员会很难堪，进入不了角色。而宋佳不但没有扭扭捏捏，还能主动迎合何润东，将两人一同带入戏份中。
