Em 1997 fez uma participação no seriado Caça Talentos e participou do concurso Estrela por um Dia, no programa Domingão do Faustão, no qual foi selecionada. A primeira novela, Anjo Mau, trouxe Samara na pele da jovem Simone Garcia.[2] Depois, fez Meu Bem Querer, Suave Veneno, dentre outras.[2] O grande destaque da carreira da atriz veio através de Malhação (1999), onde encarnava a rebelde Érica Schmidt, personagem que descobriu estar contaminada pelo HIV.[2] Em 2003 interpretou a romântica Mariana, na minissérie A Casa das Sete Mulheres; ainda no mesmo ano interpretou a frágil Celina em Chocolate com Pimenta.[2] Em 2004 esteve na novela Da Cor do Pecado, onde mostrou sua veia cômica como Greta, contracenando com Karina Bacchi e Rosi Campos.[2] Em 2005 interpretou a espevitada Detinha, em América. Explorando seu lado cômico, a personagem tentava conquistar os peões da cidade e arranjar um namorado a todo custo.[2][3]
Em 2011 esteve na peça Hamlet[14] e substituiu Adriane Galisteu na peça Mulheres Alteradas.[15] Em outubro deste mesmo ano, foi escalada para o elenco da minissérie sobre a vida de Dercy Gonçalves que teve estreia em janeiro de 2012 e foi exibida pela TV Globo.[16] Na minissérie interpretou Maria Decimar, filha da humorista.[17] Em 2013 foi convidada para viver Diná na minissérie José do Egito, na RecordTV.[18][19][20] No mesmo ano ela volta ao teatro em Orgulhosa Demais, Frágil Demais, como Marilyn Monroe.[21]
Em 2017, Samara integrou o elenco de Apocalipse, na qual interpreta a policial Natália, sendo esta sua primeira telenovela fixa em dez anos.[25] Em 2019 a atriz participou de Topíssima como Thaís, mãe da adolescente Jade, vivida por Myrella Victória.
Vida pessoal
Aos 17 anos, desistiu de prestar vestibular para Ciência da Computação, ao obter uma vaga na oficina de atores da Rede Globo de Televisão.[2] Samara cursou cinema numa faculdade do Rio de Janeiro.[2] Samara morou junto com o jogador de basquete Leandrinho de 2005 a 2013, com quem teve duas filhas: Alícia, nascida em 25 de junho de 2009, e Lara, nascida em 25 de maio de 2013. Suas duas filhas nasceram de partocesariana, no Rio de Janeiro.[26][27][28][29] Durante alguns anos a atriz foi responsável por escrever uma coluna sobre os bastidores do basquete e da NBA, no portal Basketeria.[30]
Após manter relacionamentos casuais, em 2018 assumiu estar em um relacionamento sério com o ator Elídio Sanna.[31] Em 2022, assumiu a sua bissexualidade.[32]