Fue bautizada con el nombre de María Antonia Aurelia Isidora Vicenta Josefa Abad Fernández y nació en el seno de una familia manchega humilde que subsistía por medio de la agricultura, ya que su padre era campesino. Tras la Guerra Civil, la familia se estableció en Orihuela (Alicante) dado que el padre padecía asma y requería un clima más benigno; obtuvo un empleo como distribuidor de vinos. La futura estrella acudió al Colegio de Jesús María de San Agustín en esa ciudad, pero tuvo una alfabetización muy primaria y más bien centrada en labores domésticas como la costura. Ella misma reconoció que no aprendió a leer correctamente hasta después de debutar como actriz; esto le avergonzaba tanto que para ocultarlo, en sus primeros rodajes memorizaba los diálogos. En Orihuela falleció muy joven un hermano suyo, que está enterrado en el cementerio local, mientras que su hermana mayor llamada Elpidia (nacida en 1912) alcanzó los 93 años de edad. Las hermanas convivieron juntas en la casa de Sara en Madrid, hasta que Elpidia falleció el 8 de enero de 2006. Su madre había fallecido mucho antes, el 24 de julio de 1969.

Desde muy pequeña María Antonia destacó por su belleza y sus dotes artísticas, las cuales impresionaron a Vicente Casanova, un influyente productor de cine y agente de publicidad, uno de los dueños de la compañía cinematográfica Cifesa, quien la vio cantando una saeta durante una procesión de Semana Santa en Orihuela. Casanova procuró que la joven recibiera un entrenamiento básico en declamación y canto.

La primera aparición en el cine de la joven artista fue en la película Te quiero para mí, donde apareció como actriz secundaria en el reparto. Pero fue a partir de Empezó en boda dónde usaría el nombre artístico de Sara Montiel.

Su primer papel de importancia fue en la cinta Locura de amor (1948), dirigida por Juan de Orduña, protagonizada por Aurora Bautista y Fernando Rey, a la que siguieron roles todavía secundarios en La mies es mucha, Pequeñeces y El capitán veneno (1950) de Luis Marquina. Su belleza y talento le permitirían lograr grandes éxitos años después, pero el cine español de entonces le quedaba pequeño pues la encasillaba en papeles de cara bonita, y Sara proyectó su ambición llegando a trabajar en México y Estados Unidos.