索菲是马克西米利安一世·约瑟夫和卡洛琳的三女，1805年出生在慕尼黑。索菲公主以美貌和智慧著称，她的画像被兄长路德维希一世挂入了著名的“美人画廊”。

这一次，巴伐利亚家族迎来了又一次强大得联姻，将索菲公主嫁给了奥地利弗朗茨二世的幼子弗朗茨·卡尔大公，而她的异母姐姐则是她公公最后一位妻子。婚后他们生育了六个孩子。

传闻中，索菲婚后与老公的外甥产生了暧昧，这个外甥不是别人，就是拿破仑和奥地利女大公的儿子拿破仑二世，拿破仑二世年轻去世后，索菲的次子马克西米利安出生，传闻中，这个未来的以悲剧收场的墨西哥国王与拿破仑二世很像像。

与姐姐们不同，索菲是一个很有野心的女人，她看到奥地利在有些智障的大伯子费迪南德一世的统治下越来越不行，特别是1848年欧洲革命，直接冲击了哈布斯堡家族的统治。于是她与姐姐，以及费迪南德一世的妻子商量，以国王身体不适合统治为由让费迪南德一世退位，但是她也看到自己的丈夫的无能，于是将自己的长子弗朗茨·约瑟夫扶上王位。在电影《茜茜公主》中，国内的翻译出于观众理解剧情的需要，将她的头衔定义为皇太后，但其实在西方，就算儿子登基为皇，索菲的头衔也依然是大公妃。

1848年弗朗茨·约瑟夫一世登基，索菲大公妃牢牢把控着儿子的宫廷，除了在给儿子择妻这件事情上，这才有了后来著名的茜茜公主婆媳不和的故事。

虽然长子逆了她的意思，她为次子马克西米利安选择的妻子却很合她心思，比利时公主夏洛特是她最喜欢的儿媳，为了次子也能够有陛下这个称谓，她听信法皇拿破仑三世的鼓动，与儿媳一起说服马克西米利安去墨西哥担任皇帝。但是这次她却没有看准墨西哥的政局，最终马克西米利安死在了墨西哥，她深受打击，身体彻底垮了。

1872年，索菲公主在奥地利维也纳去世。