Sophia é filha de um sacerdote da Igreja Anglicana e de uma publicitária. Foi aceita na Universidade de Cambridge, é fluente em três línguas (inglês, alemão e francês) e aprecia montar cavalos, esquiar e nadar. Um diretor de casting da BBC a descobriu em uma peça de teatro de seu colégio aos dezesseis anos de idade e a convidou para a versão televisiva de O Príncipe e o Mendigo.

Ela também atuou na minissérie Big Women, no seriado Mansfield Park e em uma adaptação para a televisão da biografia de Oliver Twist.

No cinema, ela participou de diversos filmes: Do Inferno, The Life and Adventures of Nicholas Nickleby, The Abduction Club, Underworld (Anjos da Noite - Underworld), Out of Bonds, Thunderbirds (Os Thunderbirds), Tristan + Isolde (Tristão e Isolda) e outros.

Atualmente é co-protagonista do seriado Moonlight, no qual interpreta Beth Turner, uma jornalista que se apaixona pelo detetive-vampiro Mick St. John (Alex O’Loughlin), que a salvou no passado.