Isabelle Sadoyan après avoir étudié le théâtre au Conservatoire, à Lyon, elle débute sa vie professionnelle avec la rencontre de Roger Planchon.
Avec Roger Planchon et quelques comédiens lyonnais, dont Alain Mottet, Robert  Gilbert, Claude Lochy, Julia Dancourt et Jean Bouise –qu’elle épouse en 1954– , elle participe à la création du Théâtre de la Comédie en 1950.
En 1958 la compagnie se déplace à Villeurbanne, et devient le Théâtre de la Cité.
Isabelle Sadoyan incarne de nombreux personnages sous la direction de Roger Planchon, Jacques Rosner et Patrice Chéreau, dans des œuvres de grands auteurs classiques et contemporains tels que Shakespeare, Molière, Heinrich von Kleist, Pedro Calderon de la Barca, Arthur Adamov, Michel de Ghelderode, Bertolt Brecht, Michel Vinaver, Armand Gatti, Eugène Ionesco, Roger Vitrac, Tankred Dorst, Christopher Marlowe, René Char, John Arden, Sean O’Casey et Roger Planchon, ainsi que des comédies burlesques inédites…
Elle a créé des costumes pour une dizaine de spectacles tout en étant responsable de 1949 à 1960 de la réalisation de tous les costumes de la compagnie.
Elle quitte le TNP en 1978, se rend à Paris où elle joue, sous la direction de Jacques Lassalle, dans Les Fausses Confidences de Marivaux, et de Gabriel Garran dans À 50 ans, elle découvrait la mer de Denise Chalem.
Elle revient à deux reprises au TNP: en 1981, pour une création collective, L’Été dernier à Tchoulimsk d’Alexandre Vampilov et, en 1989, pour Tir & Lir de Marie Redonnet, mise en scène Alain Françon.
Sa carrière se poursuit à Paris et en province dans des mises en scène de Jorge Lavelli, Laurent Terzieff, Françoise Coupat, Jean-Pierre Vincent, Alain Marty, Gilles Chavassieux, Jacques Rosner, Alain Milianti, Jacques Bioules, Kristian Frédric, Bruno Bayen, Catherine Anne, Joël Jouanneau, Charles Tordjman… Elle a joué dans Père de August Strindberg, mise en scène Christian Schiaretti et avec Didier Bezace dans Conversations avec ma mère.
Depuis 1970, elle a tourné pour le cinéma et la télévision avec, entre autres, Claude Sautet, René Allio, Claire Clouzot, Claude Lelouch, Luc Besson, Michèle Rozier, Bertrand Tavernier, Ahmed Bouchala, Jacques Fansten, Paul Vecchiali.