Son large répertoire inclue des rôles tels que Pamina dans Die Zauberflöte de Mozart, Lucia dans Le Viol de Lucrèce de Britten, Amor/Drusilla dans L'Incoronazione di Poppea de Monteverdi, Zerbinetta dans Ariadne auf Naxos de Strauss...

Parmi ses rôles pour 2001-2002 on trouve le rôle titre d'Arianna de Haendel à Halle, Beaune et Vienne, Hero dans Béatrice et Bénédict de Bizet au Teatro Communale à Bologne ainsi qu'Asteria dans Tamerlano de Haendel à Drottningholm.

Ses enregistrements sont nombreux, de Mendelssohn à Rameau, de Haendel à Mozart.... Sandrine Piau a signé un contrat d'exclusivité avec la maison de disque Naïve.