София Виллани Шиколоне появилась на свет 20 сентября 1934 года в Риме.
Семья через несколько месяцев переезжает в городок Поццуоли, неподалеку от Неаполя, где прошло её детство и юность.
До сих пор можно увидеть их дом неподалеку от наземной линии метро.
В юности её звали «Стеккетто», что означает «Жёрдочка» — за высокий рост и худобу. Первой её ступенькой к славе стала в четырнадцать лет победа на местном конкурсе красоты, после чего семья Софии снова перебралась в Рим.
В 1950 участвует в конкурсе "Мисс Италия", где получает приз "Мисс Элегантность", созданный жюри специально для неё.
Во время участия в очередном конкурсе София познакомилась с продюсером и своим будущим мужем Карло Понти, который был старше её на двадцать два года. Понти был в то время женат, а для католика получить развод было делом весьма непростым. Отчаявшись дождаться, когда Ватикан утвердит развод, Карло и София тайно поженились в Мексике. По прошествии времени долгожданный развод был получен, и 9 апреля 1966 года Карло вторично женился на Софии.
Первоначально Понти позиционировал свою избранницу в качестве секс-бомбы в таких малоизвестных картинах, как «Торговля белыми рабынями». В этот период актриса снималась под псевдонимом Ладзаро, но в 1953 году по настоянию Понти сменила его на Лорен. Первым фильмом Лорен, вышедшим в прокат за пределами Италии, был «Аттила — бич божий» (1955) с Энтони Куинном. К середине 50-х годов София стала звездой и секс-символом Италии.
Внимание серьёзных кинокритиков Лорен впервые привлекла в фильме Витторио Де Сика «Золото Неаполя» (1954), в котором она попала в родную стихию, сыграв энергичную неаполитанскую лавочницу. Роли обычных женщин из народа, которых она хорошо знала в детстве и одной из которых могла бы стать, удавались ей лучше всего и вызывали наиболее благосклонные отзывы критиков.
Именно де Сика в полной мере открыл актёрское дарование Софи Лорен.
Практически все наиболее значительные роли были сыграны ею в фильмах этого режиссёра — «Чочара» (1961, приз Каннского фестиваля), «Вчера сегодня завтра» (1963), «Брак по-итальянски» (1964, приз Московского фестиваля), «Подсолнухи» (1970). В трех последних картинах партнером Софи Лорен был Марчелло Мастроянни, с которым они составили один из самых знаменитых дуэтов в истории кино. Вершиной актёрского мастерства Софи Лорен было исполнение роли матери в «Чочаре» — неореалистическом фильме, снятом по роману Альберто Моравиа. Актёрская выразительность и органичность Лорен произвели такое впечатление на заокеанских кинокритиков, что за эту роль ей была присуждена премия «Оскар». Это первый случай, когда премия в данной номинации вручена за фильм, снятый не на английском языке. После многолетней известной головокружительной карьеры в 1994 году она в последний раз снялась с Мастроянни в фильме Роберта Олтмена «Высокая мода», а в 1996 году сыграла с Джеком Леммоном и Уолтером Маттау в американской комедии «Старые ворчуны разбушевались».
В 2007 году семидесятидвухлетняя актриса снялась обнажённой для известного календаря «Пирелли». Из аксессуаров на ней были лишь бриллиантовые серьги. Любимица неаполитанцев, "Донна Софи" периодически посещает город своей юности, говоря, что сердце её навсегда осталось здесь, в Неаполе.