Настоящее имя девушки — Марина Энн Хэнцис. Родилась она 14 марта 1988 года в городе Сакраменто (штат Калифорния, США). Отцом Марины был механик греко-американского происхождения. Также в роду актрисы были ирландцы, англичане и поляки.
Я родилась в Сакраменто, в тихом маленьком пригороде, где никто ни к чему не стремился, где каждый проживал свою жизнь маленькими аккуратными шажками и где никто не верил ни в будущее, ни в прошлое.

Когда Марине было 5 лет, её родители развелись, мать девушки повторно вышла замуж и вся семья переехала на юг США. Здесь Марина Энн Хэнцис пошла в школу, увлеклась кинематографом, а также некоторое время посещала театральный кружок.
«В двенадцать я впервые увидела «451° по Фаренгейту» Трюффо — его единственный американский фильм. Помню, что, когда я закончила его смотреть, я ощутила страшное жжение и голод. Мне нужно было что-то такое же, причём срочно. Тогда я поступила в театральный кружок».
Вернувшись в 16 лет в Сакраменто, Марина твёрдо решила сделать карьеру порнозвезды. Для этого она работала в закусочной и, накопив 7000 долларов, отправилась в Лос-Анджелес.
«Почти всё современное порно кажется мне чудовищно скучным и не возбуждает меня ни физически, ни эстетически. Поэтому мне и пришлось когда-то стать тем самым предметом, который утолит людские фантазии».

Здесь она познакомилась с антрепренёром Марком Спиглером, который согласился представлять её интересы. Первоначально девушка выбрала псевдоним Анна Карина по имени известной французской актрисы, но агент посоветовал ей сменить его. В качестве нового сценического псевдонима актриса взяла имя Саша в честь Саши Конецко, вокалиста группы KMFDM, а фамилию Грей — в честь шкалы сексуальной ориентации, созданной американским биологом Альфредом Кинси, которая выражается оттенками серого (англ. grey) цвета. По другой версии, псевдоним Грей был взят в честь персонажа романа Оскара Уайльда «Портрет Дориана Грея».
Первым опытом участия в порно для Саши Грей стала картина «The Fashionistas 2» с известным порноактером Рокко Сиффреди. Позже в своих интервью Саша признавалась, что о первом фильме у неё остались очень хорошие воспоминания, хотя она и не помнит, в каком порядке были мужчины.
«Твои мысли где-то далеко отсюда, всё под контролем, но ты где-то потеряна. Это прекрасные ощущения, обожаю их».

По прошествии года карьеры в фильмах для взрослых, Саша Грей стала одной из самых известных современных порноактрис. Она ежегодно собирала множество наград на так называемом «Порно-Оскаре» (AVN Awards).

Энтони Скотт, ведущий кинокритик газеты The New York Times, назвал её карьеру в порно «примечательной как экстремальностью того, что она делает, так и необычной степенью интеллектуальной серьёзности, с которой она это делает».
Однако вскоре актриса решила завершить карьеру порнозвезды, о чем сообщила на своей страничке в «Facebook» 8 апреля 2011 года.
«Стало совершенно очевидно, что моё время в фильмах adult-индустрии как актрисы подошло к концу. Но не беспокойтесь, мне не являлся Иисус. Пока могу одно сказать наверняка: я горжусь, что у меня нет никаких сожалений о том, что было. Я действительно чувствую, что как исполнительница я сказала всё, что могла. За это время я поработала с лучшими профессионалами в adult-индустрии и всегда буду дорожить теми отношениями и дружбой, которые у нас сложились за время работы. Просто сейчас, пока я всё ещё на вершине успеха, для меня превосходное время двинуться дальше».

Одной из причин того, что Саша Грей решила «завязать» с порно, являлась её востребованность в других сферах шоу-бизнеса. Так, она работает моделью для нескольких обувных брендов, снималась для обложки Playboy, играет на гитаре в своей группе aTelecine, регулярно выступает в качестве диджея в США и Канаде, снималась в клипе известного рэпера Эминема. 29 марта 2011 года Саша Грей выпустила арт-порноальбом «Neu Sex», что можно примерно перевести как «Секс по-новому». Книга состоит из фотосессий актрисы и личных, до этого не публиковавшихся фотографий. Книга выпущена издательством VICE Books.