Софья Лебедева родилась 14 декабря 1993 года в Обнинске. Выросла в семье учёных, с детства занималась танцами и гимнастикой. В 2014 году окончила Школу-студию МХАТ и дебютировала в кино. Широкую известность получила благодаря роли Лизы Бричкиной в фильме «А зори здесь тихие…» (2015). В дальнейшем снималась в картинах «Жених» (2016) и «Викинги: Вальхалла» (2022), где сыграла княжну Елену.
Лебедева владеет английским и французским языками, занимается сноубордом и теннисом. Ведёт страницы в Instagram и VK. Не состоит в браке и не раскрывает подробностей личной жизни. Продолжает развивать актёрскую карьеру как в России, так и за рубежом.