Софи Марсо родилась 17 ноября 1966 года недалеко от Парижа в городке Жантильи. Отец будущей актрисы работал водителем трейлера, а мама - продавщицей. В 14 лет за компанию с подругой Софи поехала на кастинг фильма о подростках, записавшись в списке из нескольких тысяч претенденток под фамилией Марсо.
Успешно пройдя кастинг, Софи была выбрана режиссером картины Клодом Пиното на главную роль в фильме «Бум» (1980), после премьеры которого юная актриса проснулась знаменитой. Вскоре после первого» Бума», был снял «Бум 2» (1982), который принес Софи Марсо первую кинонаграду – премию «Сезар» в номинации «Лучший дебют и самая многообещающая актриса».
Софи Марсо получает признание французской публики и современных кинорежиссеров. Уже в 16 лет она играет на одной площадке с Катрин Денев и Жераром Депардье в фильме «Форт Саган» (1984).
Популярность за границей Франции Софи Марсо приносят фильмы «Студентка» (1988) и «Фанфан – аромат любви» (1993). Последний фильм позже стали считать классикой европейской мелодрамы.
Образ подростка, которого Софи Марсо играла в кино, наскучил актрисе. Она ищет новые роли, пытаясь выйти за рамки сложившегося имиджа. В образе взрослеющей девушки Софи Марсо появляется в фильмах «Шальная любовь» (1985) и «Полиция» (1985).
В образе принцессы Изабеллы Софи Марсо появилась в фильме Мэла Гибсона «Храброе сердце» (1995). Это была первая англоязычная роль актрисы, принесшая ей славу и признание в Голливуде. В это же время Софи Марсо пишет сценарий для своего собственного фильма – «Рассвет наизнанку», с которым дебютирует как режиссер в Каннах на фестивале «Уверенный взгляд».
Через несколько лет в звездном составе с Джоном Малковичем, Фанни Ардан, Жаном Рено, Марчелло Мастроянни, Жанной Моро актриса снялась в фильме Микеланджело Антониони «За облаками» (1995), а еще через два года актрисе посчастливилось сыграть Анну Каренину у режиссера Бернарда Роуза.
В 2000 году актриса появляется на экране в фильме «Верность», навсегда закрепив за собой образ чувственной женщины-интеллектуалки.
Карьера Софи Марсо всегда развивалась стабильно, однако за последнее время можно отметить новый всплеск внимания режиссеров и публики к актрисе. Среди последних работ Софи Марсо - фильмы «Не оглядывайся» (2009), «Большая маленькая Я» (2010), «Любовь с препятствиями» (2012).
Актриса активно сотрудничает с организациями по охране окружающей среды. Она также увлекается живописью, пишет натюрморты и акварели, среди картин Марсо есть портреты Льва Толстого и Кафки. В настоящее время Софи Марсо является лицом рекламной компании ювелирного дома Chaumet.