Vergara andò a Bogotá all'età di 20 anni, dove lavorò come modella sulle passerelle e in televisione. Dal 1995 al 1999, fu co-ospite insieme a Fernando Fiore della trasmissione Fuera de Serie, che la portò a viaggiare in diversi posti esotici in tutto il mondo. Fu questa trasmissione a farla diventare celebre e famosa in America latina permettendole anche alcune apparizioni sulla TV Americana. Fu anche ospite dello show A que no te atreves. Recentemente è apparsa come guest star nella serie Entourage della emittente televisiva HBO.

Oltre alle sfilate di moda e ai cataloghi di moda, Vergara fece anche progetti indipendenti. Fece calendari sexy in costume da bagno nel 1998, 2000, e 2002. In America latina ebbero grande successo, giungendo anche sul mercato del Nord America. Fece diverse pubblicità per la televisione Sudamericana, e posò anche in costumi da bagno per dei posters per la birra.

Vergara è alta 1.70 m, ed è bionda naturale (per alcuni film e in TV spesso si è tinta i capelli di scuro per avere un look più "latino"). Vergara a lungo rimase sotto esclusivo contratto televisivo con l'emittente Univision, e dopo che questo terminò, accettò un ruolo con la ABC negli Stati Uniti. Con la ABC, è apparsa nelle sitcom Hot Properties e Una banda allo sbando.

Vergara attualmente recita nel ruolo di Alicia Oviedo nella versione colombiana di Desperate Housewives, Amas de Casa Desesperadas. Attualmente è apparsa anche nel dramma della ABC Dirty Sexy Money nel ruolo del nuovo amore di Jeremy Darling. Infine ha fatto anche un'apparizione come gueststar nella soap opera messicana Fuego En La Sangre.

È stata giudicata la donna con il fondoschiena più bello del mondo. È balzata agli onori della cronaca rosa anche perché, qualche anno fa, ha frequentato il fascinoso Tom Cruise. La Vergara, tra l'altro, è stata anche fidanzata con il cantante Enrique Iglesias.

Nel luglio 2008 ha posato per la rivista maschiale Maxim. Nel 2009 è una delle protagoniste della comedy ABC Modern Family.