Un año más tarde, interpretó a una niña llamada Gina en Inhabited junto a Malcolm McDowell y participó en La mala semilla, en el papel que Patty McCormack interpretó en la versión de 1956.

[5]​[6]​ Por su trabajo como Eloise, fue nominada a Mejor actriz joven a la Mejor actuación en una película para televisión, Miniserie o Especial por los Premios Artista Joven en 2004.

Ganó dos Premios Artista Joven en 2006, como Mejor actriz de reparto en Drama televisivo por su papel en la serie Médium y en 2010, como Mejor actriz de película por su papel en My Sister's Keeper.

En 2009, Sofía obtuvo el papel protagónico en la adaptación fílmica de la novela de Jodi Picoult My Sister's Keeper (La decisión de Anne en España o La decisión más difícil, en Hispanoamérica), junto a Cameron Diaz, Jason Patric y Abigail Breslin.

La película fue dirigida por Nick Cassavetes y Sofía se afeitó la cabeza y las cejas para el papel de Kate, una enferma terminal de Leucemia promielocítica aguda.