Fue princesa de Sajonia-Weissenfels y Querfurt por nacimiento, y por matrimonio princesa de Anhalt-Zerbst.

Sofía era la tercera hija del duque Augusto de Sajonia-Weissenfels y de su esposa, Ana María de Mecklemburgo-Schwerin, hija del duque Adolfo Federico I de Mecklemburgo-Schwerin.

Fue nombrada en honor a su bisabuela paterna, Sofía de Brandeburgo, electora consorte de Sajonia.

A diferencia de la mayoría de parejas reales de la época, Carlos Guillermo y Sofía compartían dormitorio en su nuevo palacio barroco.

Esto sugiere que su matrimonio fue por amor.