Né en 1995 à Carson (Californie), Ashton Sanders obtient son diplôme de fin d'études secondaires à 18 ans. Passionné par le théâtre, il s'inscrit à la Theatre School de DePaul University mais abandonne son cursus pour tenter sa chance au cinéma. Enchaînant les castings, il apparaît dans le western The Retrieval et N.W.A: Straight Outta Compton, biopic sur la naissance du groupe de rap américain NWA. 

En 2016, Ashton Sanders est choisi pour jouer le personnage principal de Moonlight, centré sur un jeune homosexuel qui tente de trouver sa place dans son quartier difficile de Miami. Le long métrage suit le héros dans trois temporalités différentes et Ashton Sanders le joue quand il est adolescent. En 2017, Moonlight remporte trois oscars : Meilleur film, Meilleur scénario et Meilleur second rôle (Mahershala Ali).

 Fort de cette prestation marquante, Ashton Sanders se voit davantage solliciter. Il est ainsi un jeune que Denzel Washington prend sous son aile dans le film d'action Equalizer 2 (2018). Il apparaît aussi dans Dead Women Walking, un long métrage inédit en France, où neuf femmes vivent leurs derniers instants avant leur exécution dans le couloir de la mort. 

Dans Native Son, ne bénéficiant pas non plus d'une sortie dans l'Hexagone, Ashton Sanders incarne un jeune qui se fait embaucher comme chauffeur pour un riche homme d'affaires. Très vite, il se retrouve entraîné dans une situation dangereuse en compagnie de sa fille. L'intrigue de ce drame se déroule à Chicago, tout comme celle de Captive State, actuellement en salles.

Dans ce film de science-fiction se déroulant environ 10 ans après une invasion extraterrestre, Ashton Sanders joue le héros Gabriel, qui entend bien faire face à l'envahisseur. Le long métrage mis en scène par Rupert Wyatt permet par ailleurs au jeune comédien de côtoyer plusieurs acteurs confirmés, dont John Goodman et Vera Farmiga.