Carlotta Sagna a suivi une formation de danse auprès de sa mère, Anna Sagna elle-même chorégraphe et pédagogue à Turin. Puis à l’Académie de Danse Classique de Monte-Carlo et à Mudra à Bruxelles. Elle a dansé dans plusieurs créations de Micha Van Hoecke, avec la Compagnie L’ Ensemble, avec Anne Teresa De Keersmaeker et Rosas, et dans les pièces de Caterina Sagna. Elle s’oriente ensuite de plus en plus vers le théâtre, rejoint en Italie la compagnie théâtrale La Valdoca de Cesare Ronconi, avant d’intégrer, en 1993, Needcompany dirigée par Jan Lauwers.

Elle est interprète dans toutes les pièces de Jan Lauwers et signe les chorégraphies de Caligula (il s’agit d’un solo, «une danse pour organes internes» les pieds et les mains de la danseuse paraissent effacés), de Morning Song et de Needcompany’s King Lear. En 2000 elle joue dans DeaDDogsDon´tDance/DjamesDjoyceDeaD, spectacle de Jan Lauwers pour deux comédiennes et onze danseurs du Ballett Frankfurt.

Carlotta Sagna continue son chemin auprès de Needcompany et joue dans Goldfish Game, long métrage réalisé par Jan Lauwers. Deux ans plus tard, Jan Lauwers crée No Comment, quatre monologues pour comédiennes et fait appel à Carlotta pour interpréter le rôle de Salomé.
Avec sa soeur Caterina Sagna elle a créé La Testimone, duo dansé et joué sur des textes originaux de Lluisa Cunillé; puis Relation Publique où elle joue son propre rôle de soeur/co-chorégraphe. Elle accompagne la pièce de Caterina Heil Tanz en prenant en main la direction d’acteur.

Avec le soutien de Needcompany, elle a créé en 2002 sa première pièce A, où elle met en scène Lisa Gunstone et Antoine Effroy dans leurs propres rôles de danseurs/comédiens habiles et maladroits, où humour et tragique se côtoient.
La SACD et le Festival d’Avignon 2004 lui proposent de participer au « Sujet à Vif  » avec une pièce courte et lui laissent le choix d’être interprète et/ou auteur. C’est à cette occasion qu’elle appelle Jone San Martin et écrit pour elle une sorte d’hymne à l’interprète : Tourlourou. Le rôle sera repris par Lucy Nightingale.
En 2005, elle s’installe en France et crée sa compagnie. Elle crée en février 2007, une nouvelle pièce pour 4 interprètes Oui, oui, pourquoi pas, en effet  ! qui interroge le rapport à la mémoire, le croisement des générations, la transmission et l’alternance entre l’acceptation et le refus de nos racines. Elle crée en janvier 2009 le solo Ad Vitam dont elle est l’interprète. Elle présente avec l’écrivain Olivia Rosenthal une forme courte Petite pièce avec Olivia en avril 2009.

Depuis septembre 2009, Carlotta Sagna et sa soeur Caterina Sagna ont décidé d’unir leur compagnie respective pour poursuivre leur travail commun et ont ainsi fondé la compagnie Caterina & Carlotta Sagna, basée à Paris. Cette nouvelle collaboration a débuté avec la création de Nuda Vita en octobre 2010 dans le cadre de la Biennale de la Danse de Lyon.