Sara Maria Rilling entstammt einer Musikerfamilie und wechselte nach erstem Klavierunterricht in frühen Jahren später zur Bratsche. Bereits während ihrer Schulzeit erhielt sie Unterricht bei Enrique Santiago an der Musikhochschule Stuttgart.
Nach dem Abitur studierte sie zunächst am Mozarteum in Salzburg bei Jürgen Geise, dann bei Stefan Fehlandt in Berlin und zuletzt bei Erich Krüger in Weimar. Weitere wichtige musikalische Impulse erhielt sie in Meisterkursen von Hariolf Schlichtig, Jürgen Kussmaul, Paul Coletti und Thomas Kakuska. Orchestererfahrung sammelte sie u.a. beim Deutschen Sinfonie Orchester Berlin, der Kammerakademie Potsdam, dem Israel Philharmonic Orchestra unter Dirigenten wie Helmuth Rilling, Zubin Metha, Claudio Abado und Gustavo Dudamel.
Sara Maria Rilling ist eine leidenschaftliche und gefragte Kammermusikerin. Zu ihren Partnern gehören Mitglieder des Alban Berg Quartetts, des Petersen Quartetts und etliche Musiker der Berliner Philharmoniker, die Pianisten Paul Rivinius, Jacques Ammon und Lauma Skride sowie der Klarinettist Jörg Widmann. Kammermusikkonzerte gab sie weltweit.
Als Solistin konzertierte sie u.a. mit dem Orchestra Sinfonica di Milano Giuseppe Verdi, der Südwestdeutschen Philharmonie Konstanz, dem Oregon Bach Festival Orchestra, dem Haydn Orchester Bozen, dem Ensemble NOW (Washington) sowie dem weltberühmten Simon-Bolivar-Orchester in Venezuela.
Sara Rilling ist eine musikalische Botschafterin: Mehr als zehn Jahre arbeitete sie regelmäßig bei „El Sistema“ in Venezuela, um Kindern aus den Armenvierteln durch Musik neue Perspektiven zu geben. Darüber hinaus gab sie zahlreiche Meisterkurse in Venezuela, Kolumbien, Chile, Bolivien, Südafrika und lehrt auch in Deutschland.
2012 hat Sara Maria Rilling die Internationale Kammermusikakademie Hohenstaufen gegründet, einen Meisterkurs für hochbegabte Musikstudenten aus aller Welt, der seither Jahr für Jahr Musiker und Zuhörer in seinen Bann zieht. Im Jahr 2017 findet zum ersten Mal die Internationale Kammermusik Akademie Nitzow statt.