Sofía era hija del príncipe y duque Luis de Mecklemburgo-Schwerin (1725-1778), segundo hijo del duque Cristián Luis II de Mecklemburgo-Schwerin, y de su esposa, la princesa Carlota Sofía de Sajonia-Coburgo-Saalfeld.

Este príncipe fue regente del reino entre los años 1772 y 1784 durante la incapacidad de su medio hermano, Cristian VII.

Sofía Federica era descrita como alegre, encantadora e inteligente, y aunque tuvo dificultad para adaptarse a este nuevo ambiente real, más rígido y ceremonioso, se convirtió en un personaje muy popular.

Se dice que quedó muy desilusionada al encontrarse por primera vez con su esposo, pero con el tiempo ambos llegaron a encariñarse, aunque los dos tuvieron amantes.

Su esposo tenía una amante, Caja Hviid, mientras se rumoreaba que el padre de los hijos de Sofía Federica era Frederik von Blücher, el ayudante de su esposo; el matrimonio, pese a estos incidentes, fue descrito como feliz, lo que suscitó el temor a la influencia que ella pudiese ejercer sobre su esposo e interfiriera en la política del país.