Sophia Rosa Bartolai wurde am 6. Februar 2001 in Chicago, IL, geboren. Ihre Mutter, Hilary (Shaf), wurde ebenfalls in Chicago geboren und ist deutscher, rumänischer und litauischer Abstammung. Sophias Vater, Enrico Bartolai, ist italienischer Herkunft, erste Generation (geboren in Chicago, IL). Sophia ist das jüngste Kind und hat einen Bruder. Sophia besuchte die Highland Park High School in Highland Park, Illinois, bevor sie das College of Lake County in Lake County, Illinois, besuchte.

Sophias Interesse an der Unterhaltungsbranche begann schon in jungen Jahren mit Auftritten im Schultheater und in Nashville, TN. Neben ihrer Tätigkeit als Schauspielerin ist Sophia Multiinstrumentalistin (Gitarre, Klavier, Ukulele), Sängerin und Songwriterin. Im Alter von 17 Jahren begann Sophia sich für das Modeln zu interessieren und unterzeichnete einen befristeten Vertrag mit Mac Duggal, einem internationalen Kleiderdesigner.

Sophia hat seit jungen Jahren Schauspielkurse und Workshops bei Unternehmen wie Piven Theatre und Improv Playhouse besucht. Sophia wurde von zahlreichen Lehrern für ihre Improvisationsfähigkeiten und schauspielerischen Fähigkeiten gelobt.