Sonia Seneviratne estudió Biología en la Universidad de Lausana y Ciencias Ambientales en el ETH Zúrich.

En 2002, recibió un doctorado en Ciencias Atmosféricas y Climáticas del ETH Zúrich.

Trabajó como investigadora postdoctoral en la estadounidense Administración Nacional de Aeronáutica y el Espacio (NASA).

[7]​ En 2013, recibió la Medalla James B. Macelwane de la Unión Geofísica Americana[8]​ y en 2014, recibió un Consolidator Grant del Consejo Europeo de Investigación.

En 2020 ha sido propuesta para recibir la Medalla Hans Oeschger 2021 por la Unión Europea de Geociencias.