Sofia is geboren op 2 november 1938 in Athene, Griekenland als dochter van koning Paul I, koning der Hellenen, en prinses Frederika van Brunswijk. Ze heeft een broer, koning Constantijn van Griekenland (1940) en een zus, prinses Irene van Griekenland (1942).

Sofia verloofde zich op 1 september 1961 met Juan Carlos. Het paar trouwde op 14 mei 1962 in Athene, Griekenland. Ze hebben samen drie kinderen: infanta Elena (1963), infanta Cristina (1965) en koning Felipe (1968).

Koningin Sofia heeft acht kleinkinderen:
Felipe (1998), Juan Valentin (1999), Victoria (2000), Pablo (2000), Miguel (2002), Irene (2005), prinses Leonor (2005) en infanta Sofia (2007).