Sondra Locke lahir dengan nama Sandra Louise Smith pada 28 Mei 1944 di Shelbyville, Tennessee. Anak dari Raymond Smith dan Pauline Bayne, ia dibesarkan di kota kecil yang damai dan menyukai membaca serta menonton film. Sejak muda, Locke menunjukkan kecerdasan dan kreativitas, menjadi ketua kelas dan cheerleader di sekolahnya.

Setelah menyelesaikan sekolah menengah, ia mencoba peruntungan di dunia hiburan dengan ikut komunitas teater dan modeling di Nashville. Ia menikah dengan Gordon Anderson pada 1967, meskipun pernikahan mereka tidak pernah diresmikan secara fisik. Locke memulai karier film melalui audisi dan akhirnya meraih nominasi Oscar pertamanya untuk peran dalam 'The Heart Is a Lonely Hunter' tahun 1968.

Pindah ke Los Angeles, kariernya sempat tertatih di awal, menerima peran kecil dan acara TV. Ia bertemu Clint Eastwood di tahun 1972, yang kemudian menjadi pasangan profesional dan romantis, menghasilkan sejumlah film sukses dan membangun citra sebagai aktris utama di era 1970-an. Meski begitu, hubungan mereka juga diwarnai konflik dan masalah hukum.

Locke berhenti berakting aktif di awal 2000-an dan fokus pada penulisan serta produksi film, namun usahanya tidak membuahkan hasil besar. Ia mengalami perjuangan hukum dengan Eastwood, termasuk gugatan palimony dan tuduhan penipuan yang berujung penyelesaian secara damai. Pada 2016, ia kembali tampil dalam dunia perfilman secara terbatas.

Setelah berjuang melawan kanker payudara yang kembali menyerang, Sondra Locke meninggal pada 3 November 2018 akibat serangan jantung dan metastasis kanker. Ia dikenang sebagai aktris berbakat dan pionir hak-hak pekerja independen di Hollywood, serta sebagai sosok yang berani memperjuangkan haknya sendiri di dunia yang keras.