Si tratta di un doppio disco, dai diversi stili, dall'R&B-soft rock all'hip hop e dance,[29] pubblicato in quattro versioni: edizione standard, edizione deluxe, platinum ed una seconda versione deluxe. Il primo disco, I Am..., introduce il lavoro con slow e midtempo e ballate R&B, mentre il secondo, Sasha Fierce (nome dell'alter ego di Beyoncé) è composto di uptempo che mescolano europop e synth pop. Beyoncé ha accreditato suo marito, il rapper Jay-Z e alla cantante jazzEtta James, nella fase di ispirazione che ha spinto la cantante a spingersi oltre nella lavorazione dell'album. Musicalmente, I Am... Sasha Fierce mescola musica folk e pop, con elementi della chitarra acustica. I testi del primo disco sono stati scritti e prodotti dalla cantante stessa, con la collaborazione di Kenneth Edmonds, Christopher Stewart, Terius Nash e Ryan Tedder. Sasha Fierce invece, vanta produzioni di Rodney Jerkins, Sean Garrett e Solange Knowles, sorella di Beyoncé.
I Am... Sasha Fierce ha debuttato alla prima posizione della Billboard 200, vendendo 482.000 copie nella prima settimana; è il terzo album consecutivo della cantante ad arrivare alla posizione 1. Commercialmente, l'album è riuscito a guadagnare ben 15 certificazioni platino in svariati paesi del mondo. A marzo 2011, l'album ha venduto più di 7 milioni di copie in tutto il mondo, più tutti i singoli venduti digitalmente che aumentano la cifra a circa 15 milioni. Inoltre ricevette ben 10 nomination alla 52ª edizione dei Grammy Awards e di questi ne conquistò 6. Per la promozione dell'album, la cantante fece molte apparizioni, durante molte premiazioni e spettacoli televisivi, e nel 2009 si imbarcò nell'I Am... Tour.
I primi due singoli, estratti in contemporanea dall'album (uno per ogni disco), furono If I Were a Boy e Single Ladies (Put a Ring on It); entrambe ebbero un grande successo in Europa e negli Stati Uniti. If I Were a Boy raggiunse la prima posizione nel Regno Unito, Svezia, Danimarca e Norvegia; la terza posizione in Italia e negli Stati Uniti. Single Ladies (Put a Ring on It), pubblicato inizialmente solo per il mercato statunitense, dove raggiunse la prima posizione, successivamente al grande successo, divenne singolo per il mercato globale. Diva e Ego furono pubblicati per il solo mercato statunitense, mentre furono promossi come terzo e quarto singolo Halo e Sweet Dreams; il quinto singolo fu Broken-Hearted Girl, mentre Video Phone (in duetto con la cantante statunitense Lady Gaga) fu estratto come ultimo singolo nel novembre 2009.