Peintre et poètesse, née dans une famille aisée de l’État de New York, Kay passe son enfance avec sa mère en Italie. Elle suit des études d’art à Rome avant d’épouser un prince italien. Lasse de dix ans de vie mondaine, elle gagne Paris pour se consacrer à sa passion : la peinture. Elle y rencontre les surréalistes et épouse le peintre Yves Tanguy, mais Sage n’intègre pas le groupe. Elle explore avec intérêt les œuvres de Chirico, de Tanguy et de Man Ray.
Sa peinture constitue ce qu’il y a de plus abstrait à l’époque : de ses premières toiles, basées sur des motifs architecturaux dont les perspectives révolutionnées et les jeux d’ombres déstabilisent, aux œuvres de maturité qui présentent un monde déserté par toute humanité, à la construction rigide et aux tons bleus et gris qui repoussent, Sage tente de « montrer ce qui est à l’intérieur… », éprouvant toujours la crainte d’être éclipsée par Tanguy. Celui-ci meurt en 1955 et Sage se suicide en 1963 : elle n’aura jamais cessé d’exposer et d’intriguer le public.