Sinem Ünsal, 21 Haziran 1993’te İzmir’in Foça ilçesinde dünyaya geldi. Azeri kökenli babası ve Çerkes kökenli annesi sayesinde çok kültürlü bir aile ortamında büyüdü. Ailenin ikinci çocuğu olan Ünsal, ilk ve orta öğrenimini İzmir’de tamamladıktan sonra lise eğitimine Manisa Cumhuriyet Anadolu Lisesi'nde devam etti.
Üniversite hayatına Eskişehir Osmangazi Üniversitesi'nde adım atan Ünsal, burada Karşılaştırmalı Edebiyat bölümünü başarıyla tamamlayarak akademik anlamda da kendini geliştirdi.
2017 yılında sanata olan ilgisini profesyonel alana taşıyan Sinem Ünsal, tiyatro ve dizi oyunculuğuna yöneldi. İlk televizyon deneyimini aynı yıl FOX TV'de yayımlanan Çoban Yıldızı dizisiyle yaşadı. Burada canlandırdığı Güneş karakteri, genç oyuncuya ilk kez dikkatleri üzerine çekme şansı verdi.
Ardından Kanal D ekranlarında 2017-2018 yılları arasında yayımlanan Siyah Beyaz Aşk dizisinde Gülsüm Aslan karakterine hayat verdi. Bu rolle birlikte televizyon dünyasında adını daha geniş kitlelere duyurdu.
2018-2019 döneminde TV8 ekranlarında yayımlanan Kızım dizisinde Sevgi Günay karakteriyle izleyici karşısına çıkan Ünsal, duygusal derinliği yüksek bir performans sergiledi. Ardından sahneye dönüş yaparak, Raif ile Letafet adlı tiyatro oyununda başrol olan Letafet karakterini canlandırdı.
Ancak oyuncunun gerçek çıkışı, 2019-2021 yılları arasında yayımlanan ve büyük bir izleyici kitlesine ulaşan Mucize Doktor dizisiyle gerçekleşti. Burada canlandırdığı Doktor Nazlı Gülengül karakteri, izleyicinin gönlünde taht kurdu ve Ünsal’ı Türk televizyon dünyasında önemli bir yere taşıdı.
2021 yılında Elbet Bir Gün dizisinde Feride Gizem Kılıçlı karakteriyle ekranlara dönen Ünsal, dramatik rollerdeki başarısını bir kez daha kanıtladı. 2022 yılında ise FOX TV'de yayımlanan Gizli Saklı dizisinde hem Naz Arıca hem de Yaz Güneş karakterlerini canlandırarak çift kimlikli yapısıyla oyunculuk sınırlarını genişletti.
Sahneye olan bağlılığını sürdüren Ünsal, Aydınlıkevler adlı tiyatro oyununda Sülün karakteriyle de seyirciyle buluştu.
Bugünlerde ise Kanal D ekranlarında izleyiciyle buluşan Uzak Şehir dizisinde Alya Albora karakterine hayat vermeye devam ediyor.
