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 verlooft zich op 1 september 1961 met Juan Carlos. Het paar trouwt 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 Nicolas (2000), Miguel (2002), Irene (2005), prinses Leonor (2005) en prinses Sofia (2007).