Sophia Loren a plecat în căutarea succesului la numai 15 ani, după ce mare parte din adolescență și-a petrecut-o în timpul războiului, în condiții economice precare. A început timid, participând la concursuri de frumusețe și interpretând roluri mici în filme artistice.
În 1950 a participat la Miss Italia, unde a câștigat titlul de Miss Eleganza, titlu creat special pentru ea.
La numai 15 ani l-a întâlnit pe Carlo Ponti, cel care avea să îi fie soț până la moarte. El avea atunci 37 de ani.
S-a căsătorit de două ori cu Carlo Ponti, prima dată în septembrie 1957, dar, din moment ce, în acea perioada, divorțul nu era legal în Italia și astfel cuplul riscă să fie acuzat de concubinaj (Loren) și de bigamie (Ponti), cei doi au emigrat în Franța unde au devenit cetățeni francezi, iar Ponti a putut să divorțeze de soția lui, Giuliana Fiastri. S-au căsătorit pe dată de 9 aprilie 1966 la Sevres (Franța).
Cei doi au rămas împreună până la moartea lui Ponti, în 2007. Întrebată dacă nu ar vrea să se recasatoreasca, Sophia a spus că „este imposibil să iubesc pe altcineva”. Cei doi au împreună doi copii - Carlo Jr. născut în 1968 și Edoardo în 1973.
După căsătoria cu Ponti, cariera Sofiei a prins aripi. Este distribuită în mai multe filme de succes.
Consacrarea a venit însă odată cu câștigarea Premiului Oscar în 1961, pentru interpretarea din filmul sau simbol La ciociara de Vittorio De Sica.
Împărțită între Italia și Hollywood, joacă în numeroase filme de succes alături de cele mai mari staruri mondiale.
Nicio actrița italiană n-a ajuns vreodată la o asemenea popularitate internațională.
În 1982 în urmă unor probleme cu fiscul italian, este acuzată de evaziune fiscală și închisă, rămânând timp de 17 zile în penitenciarul din Caserta. Responsabilitatea evaziunii fiscale a fost atribuită apoi impresarului sau, dar nu i-a fost ușor să remedieze proastă publicitate.
În anii 80' s-a ocupat aproape numai de participarea la producții TV: Sophia: Her Own Story film autobiografic pentru televiziunea americană după romanul omonim, Madre coraggio (1986), Mamma Lucia și remake-ul filmului La ciociara (1988) de Dino Risi. Singură excepitie a fost filmul Qualcosa di biondo (1984) în care joacă alături de fiul sau Edoardo.
În 2007 a surprins pe toată lumea cu un pictorial pentru Calendarul Pirelli.
Cu câteva zile înainte să împlinească 84 de ani, Sofia a impresionat cu frumusețea și eleganța ei, la o gală caritabilă organizată de Leonardo Di Caprio.
