Sophie Nelisse nació en la ciudad de Windsor (Ontario), Canadá, pero se mudó a Montreal con su familia, cuando tenía sólo 4 años de edad.
Comenzó su carrera a la edad de siete años trabajando en comerciales, realizando su debut cinematográfico a los 10 años, en la película franco-canadiense de 2012, "Monsieur Lazhar". Por su actuación en esta película, ganó los premios Genie y Jutra a la Mejor Actriz de Reparto.
A continuación,
Sophie obtuvo un papel en la producción de de Luc Picard "Esimésac", también en 2012; antes de audicionar para el papel principal de una joven alemana en la película en idioma inglés, "
La ladrona de libros".
Actualmente se encuentra filmando el drama biográfico "Pawn Sacrifice", que narra el legendario match entre el ajedrecista estadounidense Robert James Fisher, más conocido como Bobby Fisher y su par ruso, Boris Spassky.
También protagonizará la película "
The Great Gilly Hopkins", que narra la historia de una niña de 11 años que pasa de uno a otro hogar de acogida, hasta que conoce a una mujer que cambiará su vida.
Sophie será acompañada en este filme por los actores
Kathy Bates y
Danny Glover.
Cuando no está trabajando, Sophie disfruta con sus clases de gimnasia. Su hermana menor, Isabelle, es también actriz, y entre otros trabajos, es concocida porsu rol protagónico en la película de terror de 2013 "Mamá".