Sharni Vinson lahir di Sydney pada tanggal 22 Juli 1983 dan tumbuh besar di pinggiran pantai selatan Cronulla. Sebagai remaja, ia berlatih dan berkompetisi di tingkat nasional dalam renang, dan berhasil memegang empat rekor negara selama sekolah menengah. Ia mulai bernyanyi, menari, dan berakting sejak usia muda, menjadi generasi ketiga dalam keluarganya yang berprofesi sebagai pemain; pada tahun 1945, neneknya adalah penari balet termuda yang mendapatkan beasiswa di Brovansky Ballet Company di Inggris. Saat berusia dua belas tahun, Vinson mendaftar di Sekolah Seni Pertunjukan Brent Street di Sydney.
Karir Sharni Vinson di industri hiburan dimulai sebagai musisi. Pada usia 17 tahun, ia bersama tiga wanita lain membentuk grup musik pop/R&B bernama Foxfire IV. Singel mereka yang satu-satunya, "Roses", mencapai peringkat ke-47 di tangga lagu ARIA. Namun, mereka bubar tidak lama setelah itu.
Vinson membuat debut aktingnya dengan memerankan karakter minor dalam dua episode opera sabun Australia, Home and Away, pada tahun 2001 dan 2003. Ia meninggalkan kesan pada agen pemilihan pemain pertunjukan tersebut, yang merekomendasikannya untuk peran reguler di serial tersebut. Awalnya, ia mengikuti audisi untuk peran Martha MacKenzie, tetapi ia justru dipilih untuk memerankan Cassie Turner, seorang remaja bermasalah yang diambil ke asuhan foster care setelah beberapa kali terlibat dengan polisi. Ia dengan cepat menjadi populer di antara penonton serial tersebut dan dinominasikan untuk kategori "Talenta Wanita Baru Paling Populer" di Logie Awards 2006.
Pada bulan Juli 2007, muncul spekulasi bahwa Vinson berniat meninggalkan serial tersebut untuk mengejar karir akting di Los Angeles, dan pada bulan November ia mengkonfirmasi bahwa ia memang akan meninggalkan serial tersebut. Penampilan terakhirnya dalam serial tersebut adalah pada tanggal 2 April 2008.
Pada tahun berikutnya, Vinson membuat debut televisi Amerikanya dalam sitkom My Boys di TBS. Sejak itu, ia muncul dalam beberapa seri televisi jaringan Amerika lainnya seperti NCIS dan CSI: NY bersama mantan kekasihnya, A.J. Buckley. Ia juga tampil sebagai bintang tamu dalam musim terakhir serial televisi kejahatan CBS, Cold Case, yang ditayangkan pada tahun 2010, dan dalam video musik "Put Your Hands Up" milik Matchbox Twenty.
Pada bulan Maret 2009, Vinson mendapatkan peran utama wanita sebagai Natalie dalam film Step Up 3D, yang merupakan seri ketiga dari film Step Up. Ini adalah peran paling terkenalnya sejak pindah ke Amerika. Pengambilan gambar dilakukan di New York City. Meskipun mendapatkan ulasan yang bercampur aduk, film ini menjadi seri paling sukses dalam trilogi tersebut dengan pendapatan lebih dari $159 juta di seluruh dunia. Peran berikutnya yang diikuti oleh Vinson adalah dalam film Straight-to-DVD produksi Universal Pictures berjudul Blue Crush 2, sekuel dari film Drama/Romantis tahun 2002 yang berjudul Blue Crush yang dibintangi oleh Kate Bosworth dan Michelle Rodriguez. Vinson memerankan peran Tara, seorang peselancar profesional yang sukses secara internasional. Film ini dirilis pada bulan Juni 2011. Pada bulan Oktober 2010, Vinson kembali ke Australia untuk memulai produksi film Australia pertamanya dalam film horor Bait 3D produksi Paramount Pictures, di mana ia memerankan Tina, mantan pacar protagonis. Film ini mengisahkan sekelompok orang yang terjebak di dalam sebuah supermarket yang terendam banjir setelah tsunami aneh, dengan kehadiran seekor hiu putih besar sepanjang 12 kaki. Vinson dipertemukan kembali dengan mantan anggota pemeran Home and Away, Lincoln Lewis. Film ini difilmkan di Brisbane dengan anggaran $20 juta. Meskipun mendapatkan ulasan yang bercampur aduk, film ini sukses di Tiongkok, Italia, dan Thailand, dan meraup pendapatan sebesar $29 juta di seluruh dunia.
Setelah Bait 3D, Vinson mendapatkan peran dalam proyek film horor lain yang menjadi peran paling diakui secara kritis hingga saat ini. You're Next berkisah tentang reuni keluarga yang berjalan sangat salah ketika sekelompok pembunuh bertopeng misterius mulai membunuh mereka satu per satu. Vinson memerankan tokoh utama dalam film ini, Erin, pacar salah satu anak keluarga tersebut. Ia berhasil memerankan karakter Erin dengan alami dan berhasil.