Sondra Radvanovsky naît aux Etats-Unis en 1969. Dès l'âge de 11 ans, elle chante des airs italiens, lorsque par hasard elle entend Placido Domingo dans Tosca à la télévision. Elle décide de devenir chanteuse lyrique avec l'espoir de chanter un jour avec lui. Après des études classiques et musicales à l’Université du Sud Californie et à l’Université Californienne de Los Angeles, elle remporte en 1995 les auditions du Conseil National du Metropolitan Opera et intègre le programme de développement des jeunes artistes de la fondation Lindemann. Après ses débuts dans des petits rôles, la critique la remarque sur la scène du Metropolitan, en 1998 dans Antonia des Contes d'Hoffmann (Offenbach). Sa carrière est lancée sur la scène internationale.

Radvanovsky se plaît d'emblée dans le répertoire verdien : elle chante Leonora du Trouvère en 1998 au Met, rôle auquel elle prêtera sa voix plus de 100 fois, puis elle interprète Aïda dès 1999. La même année, elle interprète le rôle-titre de Luisa Miller au Festival des deux mondes, puis elle débute à l'Opéra de Paris en Marguerite dans Faust, et y revient en 2003 en Hélène dans les Vêpres siciliennes. Elle parcourt ainsi le monde accompagnée de son mari et manager Duncan Lear. Entre temps, en 2002, alors qu'elle vient de prendre le rôle-titre de La Traviata à Santa Fe, elle se fait opérer d'un polype sur une corde vocale et doit ré-apprivoiser sa technique vocale. En 2004, son rôle de Leonora dans Le Trouvère la mène à l'Opéra allemand de Berlin. L'année suivante, elle s'empare du rôle-titre de Rusalka à Bilbao et réalise son rêve : chanter avec Placido Domingo. La rencontre a lieu au Metropolitan de New-York où elle incarne Roxane face au Cyrano de Bergerac (Franco Alfano) de Domingo : c'est ce rôle qui lui offre ses débuts au ROH en 2006 et à La Scala en 2008. Cette année-à, l'Opéra de Leipzig lui offre le rôle-titre de Manon Lescaut. En 2010, elle prend le rôle d'Amélia dans Un Bal masqué à Chicago, ainsi qu'un rôle qui lui est cher : Tosca de Puccini à l'Opéra Colorado puis l'année d'après à Madrid. Dans le même temps, Aida l'emmène Toronto. Sondra Radvanovsky a quarante ans lorsqu'elle prend le rôle-titre de Norma de Bellini en 2011 au Théâtre Campoamor d'Oviedo. Elle prend le rôle-titre d'Anna Bolena à Washington en 2012, et voyage de Barcelone à Munich avec Aida, ainsi qu'à l'Opéra de Vienne avec Tosca. Puis, elle chante Elisabeth dans Roberto Devereux à Toronto en 2014.

Durant la saison 2015-2016, elle réussit l'exploit de chanter au cours d'une même saison au Metropolitan les trois rôles de reine de Donizetti (Maria Stuarda, Anna Bolena et Elisabeth dans Roberto Devereux) : ce défi lui fait franchir un cap et lui permet de devenir l’une des vedettes du Met. En 2016, elle obtient la nationalité canadienne. En 2007, elle prend le rôle d'Amélia Grimaldi dans une version concert de Simon Boccanegra à l'Opéra de Monte-Carlo et au Théâtre des Champs-Elysées. En 2018, elle prend les rôles de Paolina dans Poliuto de Donizetti en concert, et de Maddalena dans Andrea Chénier de Giordano au Liceu de Barcelone. Puis, en 2020, elle chante Lisa dans La Dame de Pique à Chicago.

En 2020/2021, Sondra Radvanovsky s'emparera du rôle de Lady Macbeth à Philadelphie en septembre puis retrouvera Tosca à l'Opéra allemand de Berlin en décembre puis à Madrid en juillet. Entre temps, elle chantera Amelia dans Un Bal masqué à Munich en janvier, Aida à Paris en février et La Traviata à Toronto en avril.