Sandrine Treiner a débuté sa carrière professionnelle en 1986 comme journaliste pour le journal Le Monde, chroniqueuse pour les services littéraires et la radio-télévision.
En 1998, elle rejoint France 3. Elle est éditrice de l’émission Un livre, un jour, présentée par Olivier Barrot, jusqu’en 2008. De 2006 à 2009, elle est conseillère éditoriale puis rédactrice en chef adjointe de l’émission quotidienne Ce soir ou jamais, animée par Frédéric Taddeï.
En 2009, Sandrine Treiner rejoint France 24 en tant que rédactrice en chef de la culture, des interviews et des débats. Elle contribue également à l’émission Le Cercle Littéraire, sur Canal + Cinéma et la Revue des deux mondes.
Depuis 2010, directrice adjointe de France Culture, en charge des programmes. Sandrine Treiner est également l’auteur de plusieurs livres et documentaires.
Directrice de France Culture à partir d’août 2015, succédant à Olivier Poivre d’Arvor, mais critiquée pour sa gestion autoritaire, elle démissionne en janvier 2023.