索菲亚生于1938年11月2日，是希腊的保罗王子和汉诺瓦的费德莉卡公主的女儿，从小就经受历史动荡的洗礼。索菲亚幼年时，希腊反抗外国侵略的战争连绵不断，王室被迫离乡背井，受尽颠沛流离和寄人篱下之苦。战后，当时的国王乔治二世回到国内，但于1947年1月突然去世，他的弟弟保罗继承了王位。那年索菲亚9岁，自然成了国王的女儿。索菲亚在法国的中学毕业后，就回国就读于雅典的护士学校。

1954年，费德莉卡王后决定组织一场盛大的海上航行，邀请未婚的欧洲王室青年参加。在豪华的“阿加梅农”号游船上，索菲亚结识了胡安·卡洛斯。胡安·卡洛斯高高的身材，双眸熠熠生辉，一头栗色的捲髮，正是自己心目中的白马王子。索菲亚圆圆的脸庞，聪慧的眼睛，迷人的微笑，是胡安·卡洛斯心中的理想女郎。就这样，一段不寻常的浪漫史拉开了序幕。出于某种巧合，胡安·卡洛斯和索菲亚之间存在着许多共同点：童年时代的流亡生活，使他们体验到生活的艰辛；他们都接受过严格的教育，都有很深的文化修养；两人都喜欢朴实无华，对家庭怀有很深的感情。

1947年，佛朗哥宣布恢复君主政体，选中胡安·卡洛斯为未来的国王，并召其回国接受教育。1962年5月14日，胡安·卡洛斯王子和索菲亚公主在雅典按天主教和东正教礼仪举行了结婚典礼。1969年7月，佛朗哥指定胡安·卡洛斯为其继承人，并得到西班牙议会的批准。1975年11月22日，胡安·卡洛斯登基，王号为胡安·卡洛斯一世。1981年2月23日，一伙军官发动军事政变，占领国会大厦，扣留了大批国会议员，企图要挟西班牙政府恢复军政府的独裁统治。索菲亚王后带着12岁的费利佩王子一直守候在国王身边，正如她自己所说的“妻子的职责就是帮助丈夫”。2012年，由于西班牙和英国在直布罗陀海峡捕鱼权等问题上存在严重分歧，索菲亚取消了赴英参加英女王伊莉莎白二世登基60周年庆祝活动的计画。

2003年3月7日，时任中国国家主席江泽民在北京中南海会见了应邀访华的索菲亚。3月8日，索菲亚在中华世纪坛为西班牙最着名的当代艺术家——爱德华多·乌尔库洛的画展揭幕。

2011年3月9日，郎朗以万宝龙文化基金会主席的身份，为索菲亚颁发“万宝龙文化艺术贡献大奖”。

2018年2月23日，索菲亚主持马德里动物园熊猫馆翻新仪式。