Nevét apai nagyanyja, Zsófia Friderika főhercegné, bajor királyi hercegnő után kapta. Ő volt egyben a gyermek keresztanyja is. A kislányt a nagyanyja szobája melletti szobában helyezték el.

A törékeny testalkatú gyermek már 1856 augusztusában betegeskedni kezdett, de hamarosan felépült. 1857 májusában az uralkodópár Magyarországra utazott. Erzsébet ragaszkodott ahhoz, hogy magukkal hozhassák gyermekeiket: Zsófiát és húgát, Gizellát. Az utazás során a kisgyermekek lázas hasmenésben megbetegedtek, előbb Gizella, majd Zsófia is. Gizella gyorsan kiheverte a betegséget, de Zsófia állapota romlott. Május 28-án távirat várta a Debrecenbe érkező császári párt Seeburger udvari orvostól, aki értesítette őket a kislány súlyosbodó állapotáról. A szülők azonnal visszasiettek Budára, és még életben találták Zsófiát, de május 29-én este fél tízkor a gyermek meghalt. Később arra gyanakodtak, hogy korai halálát nem egyszerű hasmenés és láz, hanem tífusz okozhatta.