Sofia Coppola, yönetmen Francis Ford Coppola ve sanatçı Eleanor Coppola'nın en küçük çocuğu olarak New York'ta dünyaya gelmiştir. Çocukluk yılları, babasının film setlerinde ve Kuzey Kaliforniya'daki aile mülkünde geçmiştir. Bu dönemde sinema dünyasının üretim süreçlerine doğrudan tanıklık etmiştir. Yükseköğrenim hayatına Mills College’da başlamış, ardından California Institute of the Arts'ta (CalArts) Güzel Sanatlar eğitimi almıştır. Daha sonra Art Center College of Design'da fotoğrafçılık üzerine yoğunlaşmış ve burada fotoğrafçı Paul Jasmin'den dersler almıştır. Bu eğitim süreci, ilerleyen dönemdeki filmlerinin karakteristik görsel estetiğinin temelini oluşturmuştur.

Coppola’nın sinemadaki ilk görünürlüğü oyunculuk üzerinden gerçekleşmiştir. Henüz bir bebekken The Godfather (1972) filmindeki vaftiz sahnesinde yer almıştır. 1980’li yıllarda babasının yönettiği The Outsiders, Rumble Fish ve The Cotton Club gibi yapımlarda "Domino" takma adıyla küçük roller üstlenmiştir. 1990 yılında The Godfather Part III filminde Mary Corleone rolünü canlandırmış, ancak bu performansı yoğun eleştirilere maruz kalmıştır.

1990'ların ortalarında moda ve televizyon alanlarına yönelmiştir. 1994 yılında Linda Meltzer ile birlikte "Milk Fed" adlı giyim markasını kurmuş ve Marc Jacobs ile uzun süreli bir iş birliği başlatmıştır. Aynı dönemde Comedy Central için Hi Octane adlı programı hazırlayıp sunmuş ve fotoğrafçılık çalışmalarını çeşitli dergilerde (özellikle Japon Dune dergisinde) yayınlamıştır.

Coppola'nın yönetmenlik kariyeri müzik videoları ve kısa filmlerle başlamıştır. İlk yönetmenlik denemesi olan 1998 yapımı Lick the Star kısa filmi, lise yıllarındaki sosyal hiyerarşiyi ve ergenlik melankolisini ele alarak gelecekteki temalarının öncüsü olmuştur.

• The Virgin Suicides (1999): Jeffrey Eugenides'in romanından uyarlanan bu ilk uzun metrajlı film, 1970'lerde banliyöde yaşayan beş kız kardeşin yaşamını konu almıştır. Film, Coppola'nın atmosferik anlatımı ve pastel tonlara dayalı görsel tarzıyla dikkat çekmiştir.
• Lost in Translation (2003): Tokyo'da geçen film, iki yabancı arasındaki duygusal bağı ve modern dünyadaki yalnızlık temasını işlemiştir. Bu yapım ile Coppola, En İyi Özgün Senaryo dalında Akademi Ödülü kazanmış; ayrıca En İyi Yönetmen dalında Oscar'a aday gösterilen ilk Amerikalı kadın olmuştur.
• Marie Antoinette (2006): Fransa Kraliçesi’nin yaşamını tarihsel bir biyografiden ziyade bir "gençlik portresi" olarak ele almıştır. Filmde tarihsel kostümler ile modern müziklerin (post-punk, new wave) birleştirilmesi, Coppola'nın anakronistik estetik anlayışını ortaya koymuştur.
• Somewhere (2010): Ünlü bir aktörün Los Angeles'taki Chateau Marmont otelindeki izole yaşamına odaklanan film, Coppola'ya Venedik Film Festivali'nde en büyük ödül olan Altın Aslan'ı (Golden Lion) kazandırmıştır.
• The Bling Ring (2013): Gerçek bir olaydan yola çıkarak ünlülerin evlerini soyan bir grup gencin hikayesini anlatmış; tüketim kültürü ve şöhret tutkusunu eleştirel bir dille yansıtmıştır.
• The Beguiled (2017): Amerikan İç Savaşı döneminde geçen bu gotik gerilim filmiyle Coppola, Cannes Film Festivali'nde En İyi Yönetmen ödülünü kazanan ikinci kadın yönetmen olmuştur.
• On the Rocks (2020): Bill Murray ve Rashida Jones'un başrollerini paylaştığı film, New York'ta geçen bir baba-kız ilişkisini mizahi bir dille işlemiştir.

Coppola’nın sineması genellikle "ayrıcalıklı ama hapsolmuş" bireylerin iç dünyalarına odaklanır. Filmlerinde sessizlik, durağan planlar ve çevresel detaylar, karakterlerin psikolojik durumlarını ifade etmek için kullanılır. Sinematografisinde doğal ışık kullanımı ve fotoğrafik kompozisyonlar belirgindir. Ayrıca, karakterlerinin kimlik inşasında modanın, kişisel eşyaların ve mekân tasarımlarının (oteller, saraylar, banliyö evleri) anlatısal bir işlevi vardır.

Sofia Coppola, Fransız rock grubu Phoenix'in solisti Thomas Mars ile evlidir ve iki çocuk sahibidir. Ailesiyle birlikte New York ve Paris'te yaşamakta, sanatsal üretimlerinde bu iki kültürün estetik mirasından beslenmektedir.