صحرا کریمی در ۳۱ اردیبهشت سال ۱۳۶۴ در تهران، ایران در خانواده‌ای افغان زاده شد.پدرش از پشتون‌های قندهار است که به ولسوالی سنگ تخت، دایکندی مهاجرت کرده و مادرش از تاجیک‌های بدخشان است او تحصیلات دوران ابتدایی و متوسطه را در رشته ریاضی فیزیک در ایران سپری کرد. وی در زمینهٔ بازیگری نخستین نقش خود را در سن ۱۴ سالگی در فیلم دختران خورشید به کارگردانی مریم شهریار (برندهٔ جایزه در جشنواره‌های درجه سه فیلم مونترآل و براتیسلاوا در سال ۲۰۰۰ میلادی) بازی کرد. گفتنی است که ایشان در فیلم سینمایی خواب سفید نیز در نقش معصومه هنرنمایی کرده‌است. صحرا کریمی در سال ۲۰۰۱ میلادی پس از شرکت در جشنوارهٔ فیلم براتیسلاوا از ایران اخراج شد و در اسلواکی درخواست پناهندگی کرد.

صحرا برای مدتی کوتاه دانشجوی رشتهٔ مهندسی عمران در دانشکدهٔ مهندسی دانشگاه شهید چمران اهواز بود. او دارای مدرک کارشناسی در رشتهٔ کارگردانی فیلم مستند و کارگردانی فیلم داستانی، مدرک دانشگاه کابل در رشتهٔ کارگردانی فیلم داستانی و مدرک کارشناسی نشانه‌شناسی و زیبایی‌شناسی در سینما است. پایان‌نامه کارشناسی او دربارهٔ موج نوی سینمای ایران بود

او نخستین و تنها زن در افغانستان نیست که دارای مدرک کارشناسی سینما و فیلم‌سازی است.

او همچنین به صورت نامنظم و غیر حرفه ای یادداشت‌های گوناگون در وبلاگش می‌نویسد.

با سقوط کابل در ۲۴ مرداد ۱۴۰۰ به دست طالبان، صحرا کریمی به کی‌یف در اوکراین فرار کرد