Софья Лебедева родилась 14 декабря 1993 года в Обнинске. В 2014 году окончила Школу-студию МХАТ и дебютировала в кино. Широкую известность получила после роли Лизы Бричкиной в фильме «А зори здесь тихие…» (2015). В последующие годы снималась в лентах «Жених» (2016) и «Викинги: Вальхалла» (2022), где сыграла княжну Елену.
Софья выросла в семье учёных, владеет английским и французским языками, увлекается сноубордом и теннисом. Продолжает работать в театре и кино в России и за рубежом, ведёт активную деятельность в социальных сетях. О личной жизни не распространяется.