Sophia Brommer erhielt ihre musikalische Ausbildung bei Gabriele Kaiser an der Hochschule für Musik und Theater München. Noch während ihres Studiums gab sie ihr Debüt als Fiordiligi am Prinzregententheater München und wurde darüber hinaus mit dem bayerischen Kunstförderpreis sowie dem Sonderpreis der Walter Kaminski Stiftung ausgezeichnet.

Es folgten Engagements an der Oper Graz, der Wiener Volksoper, am königlichen Opernhaus Kopenhagen, Staatstheater am Gärtnerplatz München, Staatstheater Wiesbaden, Staatstheater Augsburg, Staatstheater Saarbrücken sowie Konzert Theater St. Gallen. 

2020 gab sie ihr Debüt als Rosalinde am Aalto-Theater Essen, gefolgt von ihrem Debüt als Lisa an der Wiener Volksoper. Darüber hinaus feierte sie große Erfolge mit Rollen wie Violetta, Mimi, Juliette, Magda, Liu, Donna Anna, Konstanze, Micaela und Rosalinde. Mit der Partie der Rosalinde gastiert die Sopranistin in der aktuellen Saison am Landestheater Salzburg.

Mit ihrer Vielseitigkeit ist Sophia Brommer auch im Konzertfach gefragt. Zu ihren musikalischen Partnern zählen Dirigenten wie Herbert Blomstedt, Friedrich Haider, Pietari Inkinen, Bernard Labadie, Ulf Schirmer, Jukka Pekka Saraste, Jonathan Nott und Dirk Kaftan. 
In der aktuellen Spielzeit ist sie u.a. in Beethovens 9. Symphonie mit dem Prague Symphony Orchestra unter Tomas Brauner sowie den Bamberger Symphonikern unter Tarmo Peltokoski zu erleben.
Einige Höhepunkte der letzten Jahre waren Brahms Requiem mit dem WDR Sinfonieorchester Köln unter Jukka Pekka Saraste oder ihr Debüt in der Elbphilharmonie mit der internationalen Bachakademie unter Hans-Christoph Rademann.

Die Bandbreite ihres Repertoires dokumentiert Sophia Brommer auch in CD-Veröffentlichungen beim Label Oehms Classics, mit ihrer Solo-CD Aufbruch, ihrer Einspielung Promessa mit dem Augsburger Philharmonikern unter Dirk Kaftan sowie mit der Gesamteinspielung des Oratoriums Ordo Amoris von Enjott Schneider in Kooperation mit BR-Klassik.