Vilâyet Başkâtibi Mustafa Efendi'nin kızıdır. Şapka devriminin öncesinde dördüncü Bursa gezisi sırasında (28 Eylül - 8 Ekim 1925) Atatürk tarafından evlât edinilmiştir. İlköğrenimini Ankara'daki Çankaya llkokulu'nda, orta ve lise öğrenimini İstanbul'da Üsküdar Kız Lisesi'nde tamamlamıştır. 1935'te Türk Hava Kurumu'nun Türkkuşu Sivil Havacılık Okulu'na girer. Sovyetler Birliği'nde gördüğü A ve B yüksek planörcülük eğitiminin ardından 1936'da Askeri Havacılık Okulu'na alınarak özel bir eğitim sürecinden geçer ve dünyanın ilk kadın savaş pilotu olur. Bir süre Eskişehir'deki 1. Tayyare Alayı'nda staj görmüş, av ve bombardıman ufaklarıyla uçmuştur. 6 Haziran 1936 günü Bursa'da Atıcılar düzlüğüne iner ve burada Atatürk tarafından karşılanır. 1937'de Trakya ve Ege'deki askeri manevralara katılmıştır. Dersim harekâtında görev almıştır. 1938'de Balkan | devletlerinin çağrısı üzerine tek kişilik uçağıyla bir Balkan hava /turu yapar. Aynı yıl Türk Hava Kurumu Türkkuşu'na başöğretmen olarak atanır ve 1955'te emekli oluncaya değin bu görevini sürdürür. İstanbul Kurtköy'de yapılan havaalanına adı verilen Gökçen, 22 Mart 2001 sabaha karşı tedavi edilmekte olduğu Gülhane Askeri Tıp Akademisi Hastanesi'nde hayata veda eder. Uluslararası alanda da tanınan Gökçen'in ölümü üzerine, Alman Der Spiegel dergisinde hakkında bir yazı yayınlanır. Bu yazıda, Gökçenin, sadece Türkiye'nin ilk kadın pilotu olmayıp Atatürk'ün başlattığı kadın hareketinin de simgesi olduğuna dikkat çekerek şöyle denilir:
"Atatürk 1925'te Bursa'da tanıştığı bu yetim kızı Ankara'daki köşküne aldı ve ona pilot olmasını tavsiye etti. Bu tavsiyeye uyan Sabiha, sadece Anadolu'yu göklerden gören ilk Türk kızı olmakla kalmadı, Atatürk'ün başlattığı kadın hareketinin de sembolü haline geldi. Türk kadını kendini, baştan başa örten çarşafını attı ve seçme hakkı kazandı. Sabiha Gökçen, geçen yıl birçok Türk kadınının yeniden gelenekselci kadın görünümüne dönmesinden şikâyetçi olmuştu.(Radikal, 28 Mart 2001)"
