Reconocida como una de las más convincentes intérpretes del repertorio clásico y barroco, fue protagonista del documental Playing with fire, del laureado director Allan Miller. 

Estudió dirección de orquesta en los festivales de Aspen y Tanglewood, bajo la tutela de Leonard Bernstein y Roger Norrington, y clave con Gustav Leonhardt en Ámsterdam. Obtuvo el primer premio en el Concurso Internacional de Clave Spivey en 1991.

Fundadora del ensemble Apollo’s Fire, ha dirigido este conjunto como directora al clave en los Proms de la BBC, en el Carnegie Hall de Nueva York, en el Teatro Real de Madrid, en el Wigmore Hall de Londres y en los festivales de Tanglewood, Ravinia y el de Música Antigua de Boston. Han grabado veintiséis álbumes, que incluyen los Conciertos de Brandenburgo y la Pasión según San Juan, de Bach; el Mesías, de Händel, y las Vísperas, de Monteverdi. Por el álbum Songs of Orpheus obtuvo un premio Grammy en 2019. 

Es habitualmente invitada por orquestas sinfónicas y conjuntos de interpretación historicista y, recientemente, ha debutado con la Filarmónica de Nueva York, con el Mesías, de Händel, y con la Real Filarmónica de Liverpool, con la Pasión según San Juan, de Bach. Compromisos habituales incluyen las sinfónicas de Pittsburg, Seattle y Utah, la Orquesta de Cámara de Saint Paul, la Orquesta de Cámara de Los Ángeles, la Orquesta Nacional de los Estados Unidos en el Kennedy Center, la Filarmónica de Calgary, la Philharmonia Baroque de San Francisco o la Royal Northern Sinfonia en el Reino Unido.

Sorrell ha recibido un doctorado honoris causa por la Universidad Case de la Reserva Occidental y un premio de la Sociedad Americana de Musicología.