Après des études supérieures à la Faculté de Droit d'Orléans, Sandra Paillot-Pinheiro a commencé sa carrière dans l'audiovisuel en 1985 sur France 3 Centre-Val de Loire. Elle a successivement animé des émissions telles que "Télématin", "La Matinale", "Sept à Huit" ou encore "On n'demande qu'à en rire".
En 1989, elle rejoint la télévision française et se voit confier une émission consacrée aux jeux de société sur La chaîne parlementaire. En 1990, elle est recrutée par Antenne 2 pour présenter l'émission "Tout le monde en parle", qui connait un grand succès et devient une référence de la télévision française jusqu'en 2007.
En parallèle à son activité d'animatrice, Sandra Paillot-Pinheiro a également développé une carrière de journaliste, écrivant des articles pour diverses publications et en assurant régulièrement la chronique de l'émission "Le Grand Journal" sur Canal+.
En 2010, elle rejoint TF1 pour présenter l'émission "Quotidien", où elle anime les journaux politiques. Elle quitte la chaîne en 2013 pour rejoindre RTL, où elle assure une chronique politique et économique sur l'émission "C à vous" jusqu'en 2017.
En 2018, elle rejoint LCI pour présenter l'émission "Le Point" et en assurer la rubrique "La Politique". Elle quitte la chaîne en 2020. Depuis, elle continue à travailler dans le journalisme télévisuel en collaborant avec des médias tels que Franceinfo ou France Télévisions.
Au-delà de sa carrière médiatique, Sandra Paillot-Pinheiro est également engagée dans diverses associations caritatives et milite pour la défense de l'environnement. Elle est notamment présidente de l'association "Les Amis du Marais Poitevin".