Nacida en Weferlingen, era la cuarta de cinco hijos nacidos del matrimonio entre el Margrave Jorge Federico Carlos de Brandeburgo-Bayreuth y la Princesa Dorotea de Schleswig-Holstein-Sonderburg-Beck.

[1]​ En 1716 su madre fue condenada por adulterio y encarcelada; probablemente nunca volvió a verla.

En Bayreuth el 7 de abril de 1734, Sofía Carlota contrajo matrimonio con el Duque Ernesto Augusto I de Sajonia-Weimar como su segunda esposa.

Tuvieron cuatro hijos: El 26 de julio de 1741 también se convirtió en Duquesa consorte de Sajonia-Eisenach después de que su marido heredara este territorio.

Sofía Carlota murió en Ilmenau a la edad de 33 años.