Выступает в наилегчайшей весовой категории до 48 кг. Свою первую медаль на взрослом панамериканском чемпионате по дзюдо Сара выиграла в возрасте 15 лет в мае 2005 года в Кагуасе в категории до 44 кг. В финале Олимпийских игр 2012 года в Лондоне Сара достаточно неожиданно победила олимпийскую чемпионку 2008 года и 8-кратную чемпионку Европы Алину Думитру из Румынии, которая в полуфинале выиграла у лидера мирового рейтинга японки Томоко Фукуми. Менезес стала первой в истории бразильской женщиной, выигравшей олимпийское золото в дзюдо (мужчины-дзюдоисты принесли Бразилии два золота на Играх 1988 и 1992 годов).