Aunque nacida Sofia Villani Scicolone en Pozzuoli, Campania (Italia), el 20 de septiembre de 1934, Sophia Loren creció en un ambiente pobre de los suburbios de Nápoles, aspecto social que no le impidió convertirse con el tiempo en una de las más elegantes y glamourosas estrellas del cine mundial de los años 50 y 60.

Sofía era hija de soltera de Romilda Villani, quien había sido abandonada por su amante Riccardo Scicolone. Cuando la joven Villani Scicolone creció y se convirtió en una escultural adolescente comprobó que su físico podría sacarla de la pobreza en la cual estaba sumida con su madre.

Ganó varias concursos de belleza que aprovechó para trabajar como modelo y pudo entrar en el mundo del cine cuando en uno de esos certámenes logró llamar la atención de un miembro del jurado, el productor Carlo Ponti. Ella tenía 17 años y él 39. Antes ya había aparecido como extra en películas como Il voto (1950) o Cuori sul mari (1950), así como de figurante en el famoso peplum dirigido por Mervyn LeRoy Quo Vadis (1951).

Con la llegada a su vida de Ponti, Sophia alcanzó mejores posiciones (aunque aún en papeles muy breves) en los créditos con Ana (1951), película que contaba con el protagonismo absoluto de Silvana Mangano y en La favorita (1952), primera película en la que adoptó el apellido artístico Loren.
La fama de Sophia en Italia se fue afianzando con títulos como Aida (1953), Las noches de Cleopatra (1954), Hombre o demonio (1954), una película sobre Atila en la que la todavía poco conocida Loren compartía cartel con Anthony Quinn o El oro de Nápoles (1954) del director Vittorio De Sica. Posteriormente otros films de relativo éxito internacional como La chica del río (1955) de Mario Soldati, La ladrona, su padre y el taxista (1955) y La suerte de ser mujer (1956), estas dos últimas de Alessandro Blasetti hicieron de Sophia Loren un rostro de gran proyección en el panorama cinematográfico internacional.

Sus primeros trabajos en el cine americano se producirían a finales de la década de los 50.
Boy on a dolphin (1957) de Jean Negulesco con Alan Ladd y Orgullo y Pasión (1957) un film rodado en España por Stanley Kramer que presentaba a dos ilustres acompañantes masculinos: Cary Grant y Frank Sinatra.
Grant se volvió loco por las curvas de Sofía y aunque ésta le rechazó debido a su fidelidad a Ponti se convertirían en grandes amigos a raíz de este encuentro.

Ese mismo año se casaría con Ponti en México, originando un pequeño escándalo ya que el productor italiano ya estaba casado y aún no había obtenido el divorcio.
Para evitar el conflicto anularon el matrimonio en 1962 y cuando legalmente tuvieron el camino abierto para la boda volvieron a contraer matrimonio en un ambiente mucho más pacífico en 1966.
Arenas de muerte (1957) de Henry Hathaway, Pan, amor y... (1957) de Dino Risi (secuela de la exitosa "Pan, amor y fantasía"),Deseo bajo los olmos (1958) de Delbert Mann, Cintia (1958) de Melville Shavelson, La llave (1958) de Carol Reed, Orquídea negra (1959) de Martin Ritt y Esa clase de mujer (1959) dirigida por Sidney Lumet fueron películas que supusieron la consagración como actriz de Sophia al lado de parejas tan dispares como John Wayne, Anthony Perkins, William Holden o George Sanders.

Los años 60 fue la mejor época para Sophia Loren, al conseguir el Oscar a la mejor actriz por su papel en Dos mujeres (1961) de Vittorio De Sica y al establecerse como una popular intérprete con películas como Capri (1960), El Cid (1961), La caída del imperio romano (1964), Arabesco (1966) o La Condesa de Hong-Kong(1967).

Tampoco abandonó los rodajes de filmes italianos y así apareció en Bocaccio 70 (1962), Matrimonio a la italiana (1964) o Ayer, hoy y mañana  (1964), estableciendo una gran asociación con el actor Marcello Mastroianni y el director Vittorio de Sica. A pesar de su indudable atractivo sexual y su talento interpretativo Sophia Loren nunca tuvo una película supertaquillera en tierras americanas lo que provocó su permanente regreso en los 70 al cine transalpino.

A partir de los años 80 la carrera de Sophia Loren fue disminuyendo en productividad desapareciendo del cine en largos intervalos y regresando sólo en puntuales ocasiones como en Pret a porter o en Discordias a la carta
Sus otras actividades abarcaron el mundo de la televisión, la cosmética y la publicidad.
También tuvo problemas con el fisco italiano por culpa de los cuales pasó dos semanas en prisión.
En cuanto a su estable vida sentimental al lado de Carlo Ponti y cuando le preguntaron por el adulterio, simplemente se limitó a contestar: "Es un divertimento al que yo no juego".

Recibió un Oscar honorífico de la Academia de Hollywood en 1991