Fille du cinéaste Francis Ford Coppola, Sofia Coppola débute sa carrière d'actrice dès le berceau : elle a à peine un an quand elle se fait baptiser devant la caméra de son père dans Le Parrain. Ses rôles suivants restent étroitement liés au réalisateur : il la fait figurer dans Le Parrain, 2e partie, Outsiders, Rusty James, Cotton Club, ou encore dans Peggy Sue s'est mariée, aux côtés de son cousin Nicolas Cage. Elle participe également à l'un des premiers court métrage de Tim Burton (Frankenweenie) et est à l'affiche en 1987 de Anna, long métrage de Yurek Bogayevicz avec Sally Kirkland dans le rôle titre.
Elle a 18 ans quand, parallèlement à ses études d'arts plastiques au California Institute of the Arts, elle incarne Mary Corleone dans Le Parrain, 3e partie, après le désistement soudain de Winona Ryder. Les critiques désastreuses qu'elle reçoit pour son interprétation lui font renoncer à embrasser une carrière d'actrice. Par la suite, elle fera quelques apparitions sur grand écran, notamment dans les films de son ancien mari, Spike Jonze (le court métrage Ciao L.A., le documentaire Torrance Rises), de son frère Roman Coppola (CQ) ou dans le premier épisode de la saga Star Wars, La Menace fantôme.
Cultivant son éclectisme, Sofia Coppola s'essaye à différents postes cinématographiques : elle est scénariste en 1989 pour le segment du film à sketch New York stories de son père, productrice en 1994 de Ciao L.A., directrice de la photographie sur Torrance Rises, costumière en 1990 pour The Spirit of '76, de Lucas Reiner. Mais elle trouve réellement sa vocation lorsqu'en 1996, elle réalise le court métrage Lick the star, dont elle est également scénariste et productrice et qui décrit l'errance de jeunes filles paumées ...
En 1996, elle réalise son premier long métrage, Virgin suicides, drame emmené par Kirsten Dunst, observant le mal-être de cinq adolescentes dans une ville de l'Amérique puritaine des années 1970. Le film, présenté à la Quinzaine des Réalisateurs du Festival de Cannes en 1999, est encensé par la critique. La cinéaste récidive en 2002 avec le plus léger Lost in Translation, qui relate la rencontre de deux âmes esseulées à Tokyo, incarnées par Bill Murray et Scarlett Johansson et qui permet à Sofia Coppola de remporter l'Oscar du meilleur scénario original.
Auréolée de ce succès, la réalisatrice retrouve la Croisette en 2006, sa biographie de la reine Marie-Antoinette, campée par Kirsten Dunst à l'écran, étant présentée en compétition au Festival de Cannes.
Son quatrième long-métrage Somewhere, qui s'inspire de sa jeunesse et des relations difficiles avec son père, met en scène Stephen Dorff et Elle Fanning. Il reçoit le Lion d'Or au festival de Venise 2010 présidé cette année-là par Quentin Tarantino.
