Biografia Sofia era la sesta figlia di Guglielmo IV, Granduca di Lussemburgo e di sua moglie Maria Anna, Infanta del Portogallo. Due sue sorelle regnarono come Granduchesse di Lussemburgo e duchessa di Nassau: Maria Adelaide e Carlotta.
Matrimonio Sofia sposò il principe Enrico Ernesto di Sassonia, figlio minore dell'ultimo re di Sassonia, Federico Augusto III e sua moglie Luisa, Arciduchessa d'Austria, Principessa di Toscana, il 12 aprile 1921 al Castello di Hohenburg.
Sofia e Ernesto Enrico ebbero tre figli: principe Alberto Federico Augusto Giovanni Gregorio Dedo di Sassonia (9 maggio 1922 a Monaco di Baviera - 6 dicembre 2009 a Dresda); principe Giorgio Timo Michele Nicola Maria di Sassonia (22 dicembre 1923 a Monaco di Baviera - 22 aprile 1982 a Emden); principe Rupprecht Umberto Gero Maria di Sassonia (12 settembre 1925 a Monaco di Baviera - 10 aprile 2003, a Picton, Ontario, Canada).
Morte Sofia morì il 24 maggio 1941 a all'età di 39 anni, a Monaco, di polmonite. Dopo la sua morte, Ernesto Enrico sposò in seconde nozze Virginia Dulon, il 28 giugno 1947 a Parigi.
Titoli e trattamento 14 febbraio 1902 - 12 aprile 1921: Sua Altezza Granducale, la principessa Sofia di Lussemburgo, principessa di Nassau 12 aprile 1921 - 24 maggio 1941: Sua Altezza Reale, la principessa Sofia di Sassonia, duchessa di Sassonia, principessa di Lussemburgo, principessa di Nassau
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