Дочь короля Баварии Максимилиана I и его второй жены Каролины Баденской, эрц-герцогиня Австрийская. Сестра-близнец Марии Анны Баварской (1805—1877), королевы Саксонии в качестве жены Фридриха Августа II.
4 ноября 1824, она вышла замуж за Франца Карла, эрц-герцога Австрии. Они имели четырех сыновей и дочь.
Её амбиции сделать своего самого старшего сына австрийским императором были постоянной темой в австрийской политике. Во время правления двоюродного брата её мужа императора Фердинанда I Софию называли «единственным мужчиной при дворе». Во время революции 1848 года она убедила своего мужа отказаться от своих прав на трон в пользу старшего сына Франца Иосифа.
София также прославилась своими конфликтами с невесткой и племянницей Элизабет, что нашло отражение в нескольких художественных и музыкальных произведениях, где София изображается злым гением Элизабет, стремящимся всячески разрушить жизнь невестки.
После смерти Наполеона II, ходили слухи об её амурной связи с ним. Даже имел место слух, что второй сын Софии — Максимилиан, на самом деле сын Наполеона II. Тем не менее, никаких доказательств связи Софии и Наполеона не найдено. Однако достоверно то, что они были очень хорошими друзьями, и что его смерть произвела на Софию тяжёлое впечатление. Как говорят, после этого она превратилась в холодную и честолюбивую женщину.
София вела детальный дневник на протяжении большей части её жизни, в котором много говорится о жизни австрийского императорского двора. Она удалилась от общественной жизни после расстрела в Мексике её второго сына Максимилиана. Умерла от опухоли головного мозга в 1872 году.
Дети
* Франц (18 августа 1830 — 21 ноября 1916), впоследствии император Австрии.
* Максимилиан (6 июля 1832 — 19 июня 1867), впоследствии император Мексики.
* Карл Людвиг (30 июля 1833 — 19 мая 1896), отец Франца Фердинанда и дедушка Карла I, последнего императора Австрии.
* Мария Анна (27 октября 1835 — 5 февраля 1840)
* Людвиг (15 мая 1842 — 18 января 1919)