Sophia was de oudste dochter van Adolf van Sleeswijk-Holstein-Gottorp en diens echtgenote Christina van Hessen. Zelf huwde zij op 17 februari 1588 te Reinbek met Hertog Johan VII van Mecklenburg-Schwerin.
Johan werd beschouwd als een zwakke regent die niet begreep hoe hij zijn schuldige en corrupte land moest besturen. Sophia leefde in slechte omstandigheden. Nadat haar man zichzelf in 1592 met zeven messteken neerstak, nam Ulrich van Mecklenburg-Güstrow aanvankelijk het bewind over. Sophia trok zich terug in Lübz, terwijl de bestuurders van Ulrich het land zichtbaar in verval brachten.
Sophia stond bekend als zeer oplettend, zorgvuldig en spaarzaam.
Sophia en Johan kregen samen drie kinderen:
Adolf Frederik I, hertog van Mecklenburg-Schwerin in 1592–1628, 1631–1658
Johan Albrecht II, hertog van Mecklenburg-Güstrow in 1592–1628, 1631–1636