También comenzó a trabajar en química (entonces alquimia) creando medicamentos espagíricos que comercializaba entre la clase alta escandinava.

[1]​ Con el consentimiento de su hermano Tycho, se comprometió en 1590 con el noble y alquimista danés Erik Lange.

Lange derrochó toda su fortuna en sus experimentos y tuvo que huir al norte de Alemania en 1592 debido a sus elevadas deudas.

Su familia no aceptó su matrimonio ni sus estudios científicos y retuvo los fondos que le correspondían, razón por la cual la pareja inicialmente vivió en la pobreza, como lamentó Sophie en una carta a su hermana Margaretha.

En algunos momentos de su primer enviudamiento, Sophia se interesó por la astrología, gusto que su hermano Tycho Brahe aprobó.