София Вилани Шиколоне е родена на 20 септември 1934 година в болница за бедни в Рим. Баща ѝ Рикардо Шиколоне я признава за своя дъщеря, но отказва да се ожени за майка ѝ Ромилда Вилани и я напуска по време на бременността. София прекарва детските си години със своята майка и по-малката си сестра в рибарското селище Поцуоли, недалеч от Неапол.

През детството си в селото Поцуоли, където живеят баба ѝ и дядо ѝ, често гладува.

Момичето е толкова слабо, че съучениците ѝ я наричат "малката пръчка". На 14 години обаче, като че ли за една нощ, се разхубавява и от крехко дете се превръща в красива и изкусителна жена.

През септември 1951 г. младата София среща продуцента Карло Понти, който е 22 години по-възрастен от нея. Той става мъжът на живота й, както и нейният ментор в киното. Връзката им минава през много перипетии, но през 1966 г. двойката най-накрая успява да се ожени.

След 1951 г. Лорен се снима във филмите "Хляб, любов и…" на Дино Ризи и "Жената от реката" на Марио Солдати от 1955 г. В този период актрисата започва да използва сценични имена на снимачната площадка, като първо се нарича София Лазаро, а след това София Лорен (по предложение на продуцента Гофредо Ломбардо, който се вдъхновява от името на актрисата Мерта Торен).

Световна слава идва през 1960 година, когато Лорен си партнира с Жан-Пол Белмондо в италианския филм "Чочарка", режисиран от Виторио Де Сика по романа на Алберто Моравия.

В края на 50-те години на ХХ век актрисата работи и в Холивуд (през 1958 г. се снима с Кари Грант в "Съпруг за Синтия"). Следват 60 години на голям международен успех. "20 години работа и забавление." Така София Лорен си спомня през 2014 г. за многото филми, заснети заедно с Марчело Мастрояни, нейния сценичен партньор в незабравими филми като "Вчера, днес, утре" (1963), "Matrimonio all'italiana" (1964) и "Един особен ден" (1977).

Сред екранните партньори на София Лорен в Холивуд са най-големите актьори на епохата като Антъни Куин, Кларк Гейбъл, Марлон Брандо, Кари Грант, Питър Селърс, Джон Уейн, Франк Синатра.

Сексапилът е 50 процента това, което притежавате, и 50 процента това, което хората мислят, че притежавате, обича да казва актрисата. 

По време на кариерата си София Лорен получава различни награди и признания, като Купата Волпи (през 1958 г. за "Черната орхидея" на Мартин Рит), "Оскар" (през 1962 г. като най-добра актриса за "Чочарка" и през 1991 г. "Оскар" за цялостно творчество), Давид ди Донатело и "Златен лъв" (за цялостно творчество, 1998 г.). През 2009 г. е удостоена с рекорд на Гинес като най-награждаваната италианска актриса в света, а от 1994 г. има своя звезда на холивудската Алея на славата. "Нощта на Оскарите е нещо, което трябва да се преживее", казва София Лорен пред "Corriere" през 2022. "Когато спечелих "Оскар" за "Чочарка" през 1962 г., получих новината в Рим. Смятах, че съм толкова далеч от победата, че си останах вкъщи. Препрочетох имената на другите кандидатки: Одри Хепбърн, Натали Ууд, Джералдин Пейдж, Пайпър Лори. И си казах: "Шегувате ли се? Малко преди разсъмване телефонът иззвъня, Карло отговори и започна да крещи името ми. От другата страна на телефона беше Кари Грант, който крещеше: "София, ти спечели!" Бях по нощница, а той започна да танцува из стаята“.

Последната поява на Лорен в киното е през 2020 г. във филма "Животът пред нас" - адаптация на романа на Ромен Гари. Режисьор е синът й Едоардо Понти. Филмът донася на италианската икона награда "Давид на Донатело" за най-добра актриса.

София Лорен има честа да бъде част от класацията "50-те велики екранни легенди", съставена от Американския филмов институт.

Карло Понти и София Лорен са женени до смъртта му на 9 януари 2007 г. Имат две деца: Карло младши (роден в Женева през 1968 г. и израснал в САЩ, днес директор на оркестър) и Едоардо (роден в Женева през 1973 г., днес режисьор, сценарист и филмов продуцент).