Sarah Van de Velde verricht onderzoek in het domein van gezondheidssociologie en familiesociologie. Specifieke onderzoeksdomeinen omvatten ondermeer genderverschillen in mentale gezondheid en zorggebruik voor mentale problemen, alsook reproductieve gezondheid en vrouwonvriendelijke praktijken (o.a. vrouwelijke genitale verminking). Ze verricht hoofdzakelijk interlandelijk vergelijkend onderzoek, waarbij ze een macro-sociologisch perspectief hanteert (bv. de impact van genderongelijkheid of van familiebeleid op mentale gezondheid). Haar onderzoek werd gepubliceerd  in meerdere toonaangevende tijdschriften. 

Daarnaast is ze lid van een aantal nationale en internationale wetenschappelijke verenigingen. Ze is Honorary Fellow bij het Sociologie Departement van de University of York. Ze is lid van het editorial board van het wetenschappelijk tijdschrift DIGEST (http://www.digest.ugent.be/) en van hSociologos (http://www.sociologos.be/). Ze is lid van de raad van bestuur van Teleonthaal Oost-Vlaanderen en van de sociaal-culturele vereniging Oxot. Ze is uitgenodigd als expert op de werkgroep rond de herziening van de Gender Equality Index georganiseerd door het European Institute for Gender Equality van de Europese Commissie, alsook op de werkgroep rond de herziening van de Gender Monitor 2016 georganiseerd door de Vlaamse regering.

Sarah Van de Velde is titularis van een aantal vakken in de domeinen van familiesociologie, gezondheidssociologie en genderstudies. Daarnaast is ze titularis van het masterproefseminarie.