Sabine Barthelmess wurde in Ulm geboren und begann dort nach ihrem Schulabschluss die Tanzausbildung. Nach ihrem Abschluss folgte ein Engagement an der jungen Bühne Ulm, wo sie in zahlreichen Stücken als Tänzerin und Musicaldarstellerin auf der Bühne stand 
2015 begann Sabine Barthelmess ihre Ausbildung zur Musicaldarstellerin an der Stage School Hamburg, welche sie 2017 mit Auszeichnung abschloss. Während der Ausbildung stand sie in Zahlreichen Produktionen des First Stage Theaters als Tänzerin, Sängerin und Schauspielerin auf der Bühne.
Anschließend folgten Engagements an den Hamburger Kammerspielen und dem Hamburger Engelsaal, wo sie u.a als Lilly in „Historicus“ und als Riquette und Oh Lia San in „Victoria und ihr Husar“ zu sehen war. 
2019 war sie Teil der Produktion „Sherlock Holmes-Next Generation“ 

Ihr weg führte sie weiter an die städtischen Bühne Lahnstein, dort spielte sie u.a. Esmeralda in „Der Glöckner von Notre Dame“,. Und zu der „Tobis Film“ wo sie Mit Otto Waalkes gemeinsam an seinem neuen Film “Catweazle” arbeitete.

2021-2022 spielte Sabine in Bremerhaven, wo sie als Soul Girl „Chiffon“ in „Der kleine Horrorladen“ auf der Bühne stand.