Dès son premier rôle, dans Le coeur est un chasseur solitaire (1968), Sondra Locke est nommée aux Oscars. Clint Eastwood, dont elle devient l'égérie, la fait tourner à trois reprises : en prostituée (L'Epreuve de force, 1977), en bourgeoise (Bronco Billy, 1980) et en meurtrière (Sudden Impact, 1983).
A partir de 1986, Sondra Locke passe de l'autre côté de la caméra et réalise Ratboy, où elle met en scène un enfant-rat qui peine à s'intégrer dans une Amérique sans pitié. Après Impulse (1990), un thriller violent, sa séparation et le procès qui l'oppose à Clint Eastwood entament sa popularité. Elle empoigne à nouveau la caméra en 1997, pour Do Me a Favor.
Sondra Locke apparaît dans plusieurs séries, de Night Gallery (1972) à Amazing Stories (1985).
En 1995, elle réalise Death in Small Doses pour la télévision.
Longs métrages 1985 | Ratboy | Sondra Locke |
| 1989 | Impulse Double jeu | Sondra Locke |
| 1997 | Do Me a Favor | Sondra Locke |
| 2014 | Knock Knock | Eli Roth |
| 1978 | Every Which Way But Loose Doux, dur et dingue | James Fargo |
| 1980 | Any Which Way You Can Ca va cogner | Buddy Van Horn |
| 1967 | Heart Is a Lonely Hunter (The) Le Coeur est un chasseur solitaire | Robert Ellis Miller |
| 1969 | Cover Me Babe | Noel Black |
| 1970 | Willard | Daniel Mann |
| 1971 | A Reflection of Fear | William A. Fraker |
| 1974 | Death game | Peter S. Traynor |
| 1974 | Second Coming of Suzanne (The) | Michael Barry |
| 1975 | Outlaw Josey Wales (The) Josey Wales hors-la-loi | Clint Eastwood |
| 1976 | Shadow of Chikara (The) | Earl E. Smith |
| 1977 | Gauntlet (The) L'Epreuve de force | Clint Eastwood |
| 1978 | Every Which Way But Loose Doux, dur et dingue | James Fargo |
| 1979 | Bronco Billy | Clint Eastwood |
| 1980 | Any Which Way You Can Ca va cogner | Buddy Van Horn |
| 1983 | Sudden Impact Le Retour de l'inspecteur Harry | Clint Eastwood |
| 1985 | Ratboy | Sondra Locke |
| 1999 | Clean and narrow (The) | William Katt |
| 1999 | Prophet's Game (The) | David Worth |