Софи Даниэль Сильвия Мопю (настоящее имя Софи Марсо) родилась 17 ноября 1966 года в Жантильи, близ Парижа, в семье шофёра. На самом первом кастинге девушка предпочла взять в качестве фамилии название шоссе, по которому ехала на пробы.
Актрисой Софи стала в 14 лет, когда случайно с подругой пришла на кинопробы. Режиссёр Клод Пиното выбрал девочку из тысячи претенденток и утвердил на главную роль в фильме «Бум». Лента принесла Софи популярность, а продолжение «Бум-2» премию «Сезар» за лучший кинодебют.
Следующая работа актрисы - роль в фильме «Форт Саган», где Софи снялась вместе с такими звездами, как Жерар Депардье и Катрин Денев.
Вскоре Марсо подписывает контракт с кинокомпанией Франции «Gaumont», но расторгает его из-за любовного романа с режиссёром Анджеем Жулавски. Софи вышла замуж и была вынуждена выплатить неустойку в один миллион франков. В последующие годы она снялась в нескольких картинах мужа, который смог по-новому раскрыть её талант как актрисы.
В 1991 году Софи начинает играть в театре. За свой дебют в «Эвридике», актриса получает премию «Мольера».
Спустя четыре года Марсо снимает свой первый фильм в качестве режиссёра. Короткометражная лента «Рассвет наизнанку» открывает Каннский фестиваль 1995 года. Позже список её режиссёрских работ дополнился фильмами «Говори мне о любви» и «Пропавшая в Довиле».
Её дебютом в Голливуде и первой ролью на английском языке стал фильм Мэла Гибсона «Храброе сердце» (1995). Затем она снялась ещё в нескольких голливудских картинах — «Потерять и найти» (1998), «Сон в летнюю ночь» (1999), «И целого мира мало» (1999).
Снималась Марсо и в России — в фильме «Анна Каренина» (1997). На съёмочной площадке в Петербурге актриса встретила своего второго мужа продюсера Джима Лемли (от обоих браков у неё двое детей - сын Венсан и дочь Жюльет).
Среди других работ Марсо — роли в картинах: «Студентка», «Аромат любви Фанфан», «За облаками», «Бельфегор — призрак Лувра», «Верность», «По ту сторону кровати», «Большая маленькая Я», «Любовь с препятствиями», «Одна встреча» и другие. Всего в фильмографии актрисы около 40 киноролей.
Сегодня Софи Марсо — востребованная мировым кинематографом актриса, помимо кино, она играет в театре, снимается в рекламе, увлекается живописью и занимается общественной деятельностью — сотрудничает с организациями охраны окружающей среды.