1990'lı yılların ortalarında, Hollywood güzellerinin göz diktiği 'America's Sweetheart' ünvanının önde gelen taliplerinden olan, sıradışı bir güzelliğe sahip, kuzgun karası saçlı Sandra Bullock, ilk kez hicivlerle dolu bilim-kurgu aksiyonu 'Demolition Man'de (1993) Sylvester Stallone'a eşlik ederek dikkatleri üzerine çeker. Opera solisti olan Alman bir anne ile şan hocası olan Amerikalı bir babanın kızı olan güzel yıldız annesinin operalarında çocuk oyuncu olarak boy göstermesiyle sahnelere ilk adımını atar. Bullock üniversiteyi bitirdikten sonra 'Bionic Showdown: The Six Million Dollar Man and the Bionic Woman' (NBC, 1989) ve 'The Preppie Murder' (1989) adlı TV filmlerinde boy gösterir. 'Working Girl'ün (NBC, 1990) ömrü kısa olan dizi versiyonunda başrolü kapar.
Bullock 'Who Shot Patakango' (1989) adlı bağımsız, küçük yapımdaki başrol oyunculuğundan sonra, ilerideki kariyeri olgunlaşmaya başlar. 1992 yılında, 'Love Potion No. 9' adlı romantik komedinin başrol oyuncularından biri olur. Aynı yıl 'When the Party's Over'da şüpheci feminist rolüyle muhteşem bir oyunculuk sergiler. Peter Bogdanovich'ın bahtsız yapımı 'The Thing Called Love'daki (1993) country & western şarkıcısı olmak isteyen kız rolü,'Demolition Man' deki oyunculuğuyla birleşince, daha geniş seyirci kitlelerince tanınır hale gelir. Keanu Reeves'le başrolleri paylaştığı Speed" (1994) adlı filmdeki zoraki kamyon şoförü Annie rolü ise film yıldızlığına giden yolu açar. Doğuştan gelen muzipliği, zekası ve sevecenliği sayesinde büyük övgüler alır.
Bullock, Bill Pullman ve Peter Gallagher'la birlikte bir aşk üçgenini canlandırdıkları, şaşırtıcı bir biçimde hit olan romantik komedi filmi 'While You Were Sleeping' (1995) başlangıçta, hayli yüksek ücretli Demi Moore için düşünülen bir rolle tüm dikkatleri üzerine çeker. Artık enikonu bir film yıldızı haline gelmiş olan oyuncu, ayağı büyük bir komploya takılan, talihsiz bir bilgisayar operatörünü canlandırdığı The Net" (1995) adlı yapımda, Julia Roberts tarzındaki oyunculuğuyla da bir o kadar başarılı olur. Bullock sönük bir komedi olan 'Two If By Sea'nin (1996, Denis Leary'yle birlikte) ardından, yönetmen Joel Schumacher'in, John Grisham'ın çok satan kitabı 'A Time to Kill'den (also 1996) uyarladığı filmde canlandırdığı, evli bir avukatın (Matthew McConaughey) cazibesine kapılan hukuk öğrencisi rolüyle muhteşem bir dönüş yapar. Richard Attenborough'un yazar Ernest Hemingway'le (Chris O'Donnell) 'A Farewell to Arms''ta kitaba aldığı hemşire arasında geçen gerçek aşka dayalı 'In Love and War' (1996) filmi, aktrisin biraz yaşlı bir kadın rolüne uygun olmaması nedeniyle hayalkırıklığı yaratır. Aynı ölçüde hayalkırıklığı yaratan bir başka yapım da, deli bir adam tarafından ele geçirilen lüks bir yolcu uçağında Jason Patric'le işbirliği yaptığı 'Speed 2: Cruise Control' (1997) adlı devam filmi olur. Bullock röportajlarda yarattığı samimi ve sıcak havayla sinemmaseverlerin kalbini kazanır. Üzerine yapışan komşu kızı imajını kırmaya çalışırken, daha ayakları basan bir izlenim uyandırmayı başarır; hala komşu kızıdır, ama zeki, muzip ve huysuz bir komşu kızı...
Bullock Sundance Film Festivali'nde gösterilen, 'Making Sandwiches' (1997, yapımcılığı McConaughey'le paylaşır) adlı kısa filmin senaryo yazarlığını, yönetmenliğini ve başrol oyunculuğunu üstlenir. 'Hope Floats'un (1998) başyapımcısı olarak, geçmişte kendisine büyük övgüler kazandıran, 'Her Rolün Kadını' ünvanında gözü olduğunu açığa vurur. Film genellikle olumlu yorumlar alır ve gişelerde kaydadeğer bir başarı kazanır. Aktris aynı yılın ilerleyen aylarında Dreamworks yapımı, İncil'den alınan bir hikayenin anlatıldığı 'The Prince of Egypt' filminde Miriam'ı seslendirerek, bu konudaki yeteneğini kanıtlar. Nicole Kidman'la birlikte, aşk hayatındaki sorunlarını çözmek için büyücülükten yararlanan iki kızkardeşi canlandırdıkları 'Practical Magic' (aynı zamanda başyapımcılarından biri) adlı filmde oynar. Bullock Ben Affleck'le birlikte, 'Forces of Nature' (1999) adlı romantik komedide başrolleri paylaşarak sağduyusunu kanıtlamaya devam eder.
Bullock'un bundan önceki ve sonraki yapımcılık denemeleri başarıyla sonuçlansa da, rol arkadaşı Liam Neeson'la birlikte, garip ve mizahtan yoksun suç komedisi 'Gun Shy'ı (2000) kurtaramazlar. Aynı yıl, Bullock yirmi sekiz gün boyunca rehabilitasyona mahkum edilen New York'lu bir yazarı canlandırdığı '28 Days'le yeniden eski günlerine döner. Bu filmde aktris izlemesi güç olan insan aczinin yanısıra canlandırdığı bağımlı karakterinin mizahını büyük bir yetkinlikle beyazperdeye yansıtır. Daha sonra, 'Miss Congeniality' adlı romantik komedide, cilalı bir güzellik kraliçesi kılığına bürünen, çağdaş kent yaşamında ayakta kalma bilgisine sahip, delikanlı bir FBI ajanını canlandırdığı rolüyle sinemaseverleri etkiler. Benjamin Bratt''le başrolleri paylaşan Bullock, karakterinin taze zarafetini, uygun bir zarafetsizlikle birleştirerek teşhir eder. Aktif bir yapımcı ve aktris olan Bullock yeni milenyuma 'Wonder Woman' ve 'Lois Lane' gibi, kendisine garip bir biçimde uyan, kült kahraman rolleri de dahil olmak üzere, eteğinde yeni taşlarla girer.
Bullock süper kahraman rollerinde oynamasa da, başdöndürücü bir hızla, çeşitli rollerde oynadığı 2001 yılında da başını işten kaldıramaz. 2002 yılında, bir dedektifi canlandırdığı 'Murder by Numbers' , güneyli bir oyun yazarını canlandırdığı 'Divine Secrets of the Ya-Ya Sisterhood' adlı filmlerde rol alır. Ardından, Hugh Grant'le başrolleri paylaştığı 'Two Weeks Notice' filmiyle romantik komedi köklerine geri döner.