Софья Лебедева появилась на свет 14 декабря 1993 года в Обнинске в семье ученых. Никто в семье девочки не препятствовал ее желанию проявлять себя в других сферах деятельности. Софья десять лет танцевала и занималась художественной гимнастикой, после чего записалась в театральную студию.
После школы она поступила в Школу-студию МХАТ и уже в студенческие годы играла в нескольких московских театрах. В кино девушка дебютировала в детективном проекте «Пыльная работа». В 2012 году ее уже позвали исполнить центральную роль в короткометражном фильме «Безумно красивые». А широкую узнаваемость Лебедевой подарила роль в картине «А зори здесь тихие...», в которой она приняла участие в 2015 году. Образ Лизы заставил стройную девушку (а при росте 171 сантиметр вес актрисы составлял всего 51 килограмм) набрать вес, отрастить волосы и побороть страх воды. Мало того, по сюжету Лебедевой пришлось терпеть сильный мороз и укусы пиявок.
Софья продолжает танцевать и заниматься гимнастикой, изучает французский язык, увлекается теннисом, осваивает сноуборд. Активно ведет социальные сети, где поддерживает связь со своими поклонниками. Личную жизнь актриса скрывает от общественности. О наличии молодого человека у девушки ничего не известно.