Henüz okula başlamadan önce bale eğitimi almaya başlayan Kobal, 1991-1999 yılları arasında, sekiz yıl boyunda bale eğitimine devam etti.

İstek Vakfı Özel Acıbadem Lisesi'nden 2001 yılında mezun olan Kobal, eğitim hayatı boyunca basketbol, voleybol ve step sporları ile uğraştı. Ortaokul yıllarında okulun basket takımıyla beraber İstanbul şampiyonluğu kazanan Kobal, oyunculuk kariyerine başladıktan sonra da spordan kopmadı ve de aikido yapmaya devam etti.

Sinem Kobal'ın Dormen Tiyatrosu'nda başlayan oyunculuk kariyeri, henüz 13 yaşındayken kadrosuna katıldığı Dadı adlı diziyle profesyonel bir boyut kazandı. 2000-2003 yılları arasında gösterimde olan Dadı'nın kadrosunda, Sinem Kobal'ın yanı sıra Kenan Işık, Haldun Dormen ve Gülben Ergen gibi başarılı oyuncular yer almaktaydı. Selena dizisi Kobal'a Jetix Çocuk Ödülleri'nde En Sevilen Türk Kadın Oyuncu ödülünü kazandırdı.

Dadı'nın ardından bir süre tiyatro çalışmalarına geri dönen Kobal, Uygur Tiyatrosu bünyesinde sahnelenen oyunlarda yer aldı. Liseden mezun olmasının ardından Beykent Üniversitesi'nde Güzel Sanatlar Fakültesi Sahne ve Gösteri Bölümü'ne katıldı ve de bölümünden başarıyla mezun oldu.

2003 yılında Hürrem Sultan, 2004 yılında ise Lise Defteri adlı dizilerde rol alan Kobal, aynı yıl vizyona giren Okul adlı gençlik-gerilim filmi ile ilk sinema denemesine imza attı. 2005 yılında, ATV'de gösterime giren Nefes Nefese adlı T.V. dizisinde Aslı karakterini canlandırsa da, dizi seyircilerden beklenen ilgiyi görmedi.

2006 yılında, ikinci sinema filmi olan Dünyayı Kurtaran Adamın Oğlu'nda yer aldı. 2008 yılında Ayakta Kal, 2009 yılında Romantik Komedi, 2013 yılında ise Romantik Komedi 2: Bekarlığa Veda genç oyuncunun beyazperdede yer aldığı diğer yapımlar oldu.

Kobal'ın 2006-2009 yılları arasında rol aldığı Selena adlı dizi, popülaritesini büyük oranda arttırdı. Fantastik bir dizi olan ve ağırlıklı olarak çocuklara hitap eden Selena'da, genç oyuncu, Cansu Demirci ve Gizem Güven ile beraber kamera karşısına geçti.

Son dizi projesi ise 2010-2011 yılları arasında yayınlanan Küçük Sırlar'dı. Dizide Su Su karakterini canlandıran Kobal, birçok ünlü oyuncuyla kamera karşısına geçmişti.

2009 yılından bu yana yıldız futbolcu Arda Turan ile birlikte olan Sinem Kobal, 2012 yılında Turan ile nişanlandı.