Родилась 8 июня 1985 г. в Алма-Ате (Казахская ССР, ныне Республика Казахстан).
В 2009 г. окончила в Москве Российский государственный университет физической культуры, спорта и туризма (ныне Российский государственный университет физической культуры, спорта, молодежи и туризма).
Выпускница магистратуры, аспирантка Высшей школы культурной политики и управления в гуманитарной сфере (факультета) Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова.
Софья Великая начала заниматься фехтованием в 1998 г. в Алма-Ате под руководством тренера Вилора Дьякокина. В 2001 г. переехала в Москву, где ее наставником стал Дмитрий Глотов.
В 2002 г. в Анталье (Турция) выиграла чемпионат мира среди кадетов в индивидуальных соревнованиях.
Софья Великая является шестикратной чемпионкой мира в командных соревнованиях (2004 - Нью-Йорк, США; 2010 - Париж, Франция; 2011 - Катания, Италия; 2012 - Киев, Украина; 2015 - Москва; 2019 - Будапешт, Венгрия) и двукратной - в индивидуальном зачете (2011; 2015).
Девять раз выигрывала чемпионат Европы в командных соревнованиях (2003 - Бурж, Франция; 2004 - Копенгаген, Дания; 2006 - Измир, Турция; 2012 - Леньяно, Италия; 2014 - Страсбург, Франция; 2015 - Монтрё, Швейцария; 2016 - Торунь, Польша; 2018 - Нови-Сад, Сербия; 2019 - Дюссельдорф, Германия), пять раз - в индивидуальном зачете (2006; 2008 - Киев; 2015; 2016; 2018).
В 2012 г. Софья Великая стала серебряным призером XXX летних Олимпийских игр в Лондоне (Великобритания) в индивидуальных соревнованиях. 9 августа 2016 г. она повторила этот результат на XXXI летней Олимпиаде в Рио-де-Жанейро (Бразилия), уступив в финальном поединке соотечественнице Яне Егорян. 14 августа 2016 г. стала золотым призером Игр в Рио-де-Жанейро в командных соревнованиях (вместе с Юлией Гавриловой, Екатериной Дьяченко и Яной Егорян).
В 2019 г. в Ухане (Китай) первенствовала на VII Всемирных военных играх в командных соревнованиях.
23 июля 2021 г. Софья Великая и волейболист Максим Михайлов выступили в качестве знаменосцев команды Олимпийского комитета России (ОКР) на открытии XXXII летней Олимпиады в Токио.
26 июля 2021 г. завоевала серебро Игр в Токио в личном зачете, уступив в финале соотечественнице Софии Поздняковой. 31 июля вместе с Ольгой Никитиной и Софией Поздняковой выиграла командный олимпийский турнир.
Софья Великая является многократной чемпионкой России по фехтованию в командном и индивидуальном зачетах. На внутренних соревнованиях представляет Центральный спортивный клуб армии.
С ноября 2016 г. по декабрь 2022 г. Софья Великая являлась председателем комиссии спортсменов ОКР.
Была послом III зимних Всемирных военных игр 2017 г. в Сочи (Краснодарский край).
Член центрального штаба Общероссийского народного фронта.
В январе 2024 г. была зарегистрирована в качестве доверенного лица кандидата на пост главы государства Владимира Путина (президентские выборы пройдут в РФ в марте 2024 г.).
Заслуженный мастер спорта России (2003). Майор Вооруженных сил РФ.
Софья Великая награждена орденами Почета (2016) и Дружбы (2021), медалью ордена "За заслуги перед Отечеством" I степени (2012).
Лауреат премии Федерации спортивных журналистов России "Серебряная лань" (2015, 2016), Национальной спортивной премии в категории "Спортивная солидарность" (2022).
Разведена. Бывший супруг - Алексей Мишин (род. 1979, чемпион XXVIII летней Олимпиады 2004 г. в Афинах по греко-римской борьбе). Сын - Олег (род. 2013), дочь - Зоя (род. 2017).