सनी का जन्म 13 मई, 1981 को कनाडा में एक पंजाबी परिवार में हुआ था। उनका असली नाम करणजीत कौर वोहरा है। सनी बचपन से अपने भाई के काफी करीब हैं। सनी ने अमेरिकी ने बिजनेसमैन डैनियल वीबर से शादी की है। 2017 में कपल ने महाराष्ट्र से एक बच्ची को गोद लिया था।
सनी लियोनी ने 2011 में 'बिग बॉस सीजन 5' में हिस्सा लिया था। एडल्ट इंडस्ट्री से निकलने के बाद उन्हें इस शो के जरिए भारतीय दर्शकों के बीच पहचान मिली। शो में रहते हुए उन्हें महेश भट्ट की फिल्म का ऑफर मिला और उन्हें 'जिस्म 2' के लिए सनी साइन किया गया था।
सनी ने 2012 में 'जिस्म 2' से बॉलीवुड में कदम रखा था। इस फिल्म में उनके साथ रणदीप हुड्डा भी मुख्य भूमिका में थे। अपनी पहली ही फिल्म से सनी को अच्छी लोकप्रियता मिली। इसके बाद वह 'रागिनी एमएमएस', 'एक पहेली लीला', 'मस्तीजादे' जैसी फिल्मों में नजर आईं।
'लैला', 'मेरे सइयां सुपरस्टार', 'बेबी डॉल' जैसे आइटम नंबर ने उन्हें खूब शोहरत दिलाई। सनी ने रिएलिटी शो 'स्पलिट्सविला' को होस्ट करके भी युवाओं के बीच अपनी पहचान बनाई।
फिल्ममेकर दिलीप मेहता ने 2016 में सनी पर डॉक्युमेंट्री बनाई थी। इसे टोरंटो फिल्म फेस्टिवल में भी प्रदर्शित किया गया था। 2018 में 'करणजीत कौर: द अनटोल्ड स्टोरी' ZEE5 पर आई थी। यह वेब सीरीज सनी के जीवन पर आधारित थी, जिसमें सनी ने खुद अपना किरदार निभाया था।
सनी की फिल्म 'कैनेडी' पिछले कुछ वक्त से चर्चा में है। यह 76वें कान्स फिल्म फेस्टिवल में 24 मई, 2023 को दिखाई जाएगी। यह इस साल की इकलौती हिंदी फिल्म है, जिसे कान्स फिल्म फेस्टिवल के लिए चुना गया है।