Après des études au Conservatoire de Lyon, sa carrière commence avec sa rencontre avec Roger Planchon. Avec lui et quelques comédiens lyonnais dont Alain Mottet, Claude Lochy, René Morard, Colette Dompiétrini, Julia Dancourt, Aimé Deviègue, Robert Gilbert (futur administrateur) et Jean Bouise qu’elle épouse en 1954, se crée donc à Lyon, dans la rue des Marronniers, le Théâtre de la Comédie qui présente des oeuvres du répertoire classique mais privilégie les auteurs contemporains. Ils sont les premiers à jouer Vinaver et montent aussi Brecht, Roger Vitrac, Ionesco, Arthur Adamov. Le Théâtre de la Comédie est ensuite transféré à Villeurbanne sous le nom de Théâtre de la Cité devenu par la suite le TNP (Théâtre National Populaire) lors de l’arrivée de Patrice Chéreau en 1972, succédé par Georges Lavaudant à partir de 1986. Isabelle Sadoyan quitte la troupe de Planchon en 1976 et s’installe à Paris où elle joue sous la direction de Jacques Rosner, Robert Gironès, Jacques Lassalle, Gabriel Garran, Françoise Coupat, Jean-Pierre Vincent, Alain Milianti, Gilles Chavassieux, Jacques Bioules, Jorge Lavelli, Laurent Terzieff, Catherine Anne ou encore Bruno Bayen et Didier Bezace. En 2010, elle est nommée au Molière de la comédienne dans un second rôle pour Les Fausses Confidences, mise en scène par Didier Bezace.