Sofía de Wurtemberg (20 de noviembre de 1563 - 21 de julio de 1590) fue una noble alemana miembro de la Casa de Wurtemberg y por matrimonio duquesa de Sajonia-Weimar .
Nacida en Stuttgart , fue la menor de doce hijos nacidos del matrimonio de Cristóbal, duque de Wurtemberg y Ana María de Brandeburgo-Ansbach . De sus once hermanos mayores, nueve sobreviven a la edad adulta: el príncipe heredero Everardo de Wurtemberg, Eduvigis (por matrimonio, landgravina de Hesse-Marburgo), Isabel (por sus dos matrimonios, condesa de Henneberg-Schleusingen y condesa palatina de Veldenz-Lauterecken), Sabina (por matrimonio, landgravina de Hesse-Kassel), Emilia (por matrimonio, condesa palatina de Simmern-Sponheim), Leonor (por sus dos matrimonios, princesa de Anhalt y landgravina de Hesse-Darmstadt), Luis III, duque de Wurtemberg , Dorotea María (por matrimonio, condesa palatina de Sulzbach) y Ana (por sus dos matrimonios, duquesa de Oława y Legnica).
El 5 de mayo de 1583, en Weimar, Sofía se casó con Federico Guillermo I, duque de Sajonia-Weimar . Tuvieron seis hijos, de los cuales sólo dos sobrevivieron a la edad adulta:
Sophie murió en Vacha a los 26 años, debido a complicaciones de su último parto. Fue enterrada en la iglesia de San Pedro y San Pablo de Weimar.