Sunny Leone föddes i småstaden Sarnia i sydvästra Kanada, hennes födelsenamn är Karen Malhotra. Hennes föräldrar är ursprungligen från Indien. Vid 13-årsålder flyttade hon med sin familj till Fort Gratiot, Michigan i USA, och ett år senare till Lake Forest, Kalifornien. Vid 18-årsålder tog hon examen från high school, samma år upptäckte hon att hon var bisexuell. Första gången hon hade sex var vid 16-årsålder med en basketspelare från skolan.
Efter high school började Sunny Leone att studera på college till sjuksköterska inom barnhälsovård. En klasskompis till henne som extrajobbade som strippa, hjälpte henne att komma i kontakt med fotograf vid Penthouse, vilket ledde till att hon blev månadens Penthouse Pet i mars 2001.
Efter att poserat för olika tidningar, blev hon år 2003 årets Penthouse Pet. Samma år var hon med i Penthouse Pets in Paradise, med Tera Patrick och Kyla Cole. 2005 började hon arbeta som säljare åt Adam & Eve. Samma år det vill säga 2005, skrev hon ett exklusivt kontakt med Vivid, med ett villkor att bara spela in lesbiska scener. Något som hon höll sig till fram till maj 2007, då hon gjorde sin första boy-girl scen filmen Sunny Loves Matt. Vid den tiden var hon tillsammans med Matt Erikson, och vid Boy/girl-scener hade hon endast sex med just Matt Eriksson. Något som hon höll sig till fram till januari 2008, då hon även började filma med andra män. I augusti 2008 startade hon tillsammans med Daniel Weber bolaget Sunlust Pictures, och släppte sin första film The Dark Side of the Sun i mars 2009.
Efter att hennes kontrakt gick ut med Vivid år 2009, har hon jobbat med andra studios och porrskådespelare. Sunny Leone har sedan 2006 dubbelt medborgarskap (Kananda och USA).
Sunny Leone fotograferad av Vivid
Sunny Leone fotograferad av Vivid
Sunny Leone fotograferad av Glenn Francis
Sunny Leone fotograferad av Glenn Francis
Sunny Leone fotograferad av Glenn Francis
Sunny Leone fotograferad av Glenn Francis
Sunny Leone fotograferad av Glenn Francis
Sunny Leone fotograferad av Glenn Francis
Sunny Leone fotograferad av Glenn Francis
Sunny Leone på omslaget till The Female Gardener
Sunny Leone på omslaget till Sunny Experiment
