โซเฟียปรากฏตัวในภาพยนตร์หลายเรื่องของบิดาตั้งแต่เด็ก โดยในเรื่อง เดอะก็อดฟาเธอร์ (1972) ขณะยังเป็นทารก รับบทเป็นแอนโทนี ลูกชายของไมเคิล คอร์เลโอเน (อัล ปาชิโน) ในฉากรับศีลจุ่ม ในเรื่อง Peggy Sue Got Married (1986) รับบทเป็นน้องสาวของเพ็กกี ซู (แคทลีน เทอร์เนอร์) [2]

ในปี 1990 เธอรับบทเป็น มาเรีย คอร์เลโอเน ตัวเอกใน เดอะก็อดฟาเธอร์ ภาค 3 โดยรับบทนี้แทนวิโนนา ไรเดอร์ ที่ต้องถอนตัวเนื่องจากอาการป่วย เนื่องจากบทนี้เป็นบทสำคัญ และเธอขาดประสบการณ์ด้านแสดง ทำให้ถูกวิพากษ์วิจารณ์ว่าทำให้ภาพยนตร์เรื่องนี้อ่อนด้อย [2] และได้รับรางวัลราสเบอร์รี สาขานักแสดงประกอบหญิงยอดแย่ และสาขานักแสดงหน้าใหม่ยอดแย่ ประจำปี 1990 [3]

นอกเหนือจากผลงานที่บิดาเป็นผู้กำกับแล้ว เธอยังรับบทเล็ก ในภาพยนตร์อีกหลายเรื่อง เช่น Frankenweenie (1984) ของทิม เบอร์ตัน, Inside Monkey Zetterland (1992), Star Wars Episode I (1999) ของจอร์จ ลูคัส และในมิวสิกวิดีโอหลายเรื่องที่กำกับโดยสไปค์ จอนซ์ อดีตสามี