1980年，14岁的苏菲·玛索已有近1.70米的身高，被法国导演克劳德·比诺多相中，出演了由其执导的青春爱情片《初吻》，由此成为一名儿童演员。

1982年，与布丽吉特·佛西、朗贝尔·维尔森共同出演了由克劳德·比诺多执导的青春爱情片《初吻2》，苏菲·玛索凭借该片获得了第8届恺撒奖最佳新人女演员奖。

1984年，与杰拉尔·德帕迪约、菲利浦·诺瓦雷、凯瑟琳·德纳芙等主演了由阿兰·柯诺执导的战争电影《沙岗堡》，苏菲·玛索饰演阿尔及利亚小镇指挥官之女“玛德琳”。

1985年，与弗朗索瓦·乌斯特、切基·卡尤、吉德·玛尔隆联袂出演了由安德烈·祖拉斯基执导的爱情电影《狂野的爱》，苏菲·玛索由此摆脱玉女戏路的局限，开始扩展戏路；随后，苏菲·玛索发行了唱片《Certitude》。

1986年，苏菲·玛索与克劳德·布莱塞搭档，主演了由弗兰西斯·吉罗德执导的悬疑电影《坠入地狱》，她在片中出演中年作家阿郎美丽非凡的年轻妻子“罗拉”。

1988年3月23日，与斯特凡纳·弗雷斯、朗贝尔·维尔森等共同主演的电影《雪琳娘》首映；10月5日，与文森特·林顿、伊丽莎白·维塔利领衔主演的爱情电影《心动的感觉》上映，苏菲·玛索饰演为了舒缓考试前紧张心情而发生一夜情的大学生“凡伦黛”。

1989年，与雅克·迪特隆、瓦勒瑞·拉格兰共同主演了由安德烈·祖拉斯基执导的爱情电影《我的夜晚比你的白天更美》，苏菲·玛索出演可以感知别人过往历史的“布兰奇”。

1991年4月10日，与理查·贝里、埃玛妞·丽娃、雅艾尔·阿贝卡西斯合作出演的爱情电影《情书战场》上映；6月5日，与玛丽-弗朗丝·皮西尔联袂出演的音乐爱情片《蓝色乐章》首映。

1993年，与文森特·佩雷斯领衔主演了由亚力山大·雅丁执导的浪漫爱情电影《芳芳》，苏菲·玛索在片中饰演演美丽智慧、温柔善良的香水调配师“芳芳”。

1994年，与菲利浦·诺瓦雷共同出演了由贝特朗·塔维涅执导的冒险喜剧片《豪情玫瑰》，苏菲·玛索扮演刚毅坚定的女剑客“爱罗斯”。

1995年，5月24日，与梅尔·吉布森、帕特里克·麦高汉联袂主演的传记电影《勇敢的心》上映，苏菲·玛索饰演与苏格兰民族英雄威廉·华莱士发生一段情的法国公主“伊莎贝拉”；10月27日，与约翰·马尔科维奇、伊莲娜·雅各布、吉姆·罗斯·斯图尔特等合作出演的剧情片《云上的日子》首映，苏菲·玛索饰演杀死自己父亲的美丽女孩；同年，苏菲·玛索自编自导了一部15分钟的短片《黎明之颠倒》。

1996年，苏菲·玛索花费4年时间创作的半自传体小说《说谎的女人》在法国出版。1997年4月4日，与肖恩·宾领衔主演的爱情电影《安娜·卡列尼娜》上映，苏菲·玛索饰演游走在家庭和爱情之间的贵族妇女“安娜·卡列尼娜”；8月20日，苏菲·玛索与蒂埃里·莱尔米特、贝纳·纪欧多等合作出演的喜剧电影《路易十四的情妇》首映，她在片中饰演出身贫穷下层社会的跳舞女郎“玛姬”；9月14日，与斯蒂芬·迪兰、凯文·安德森等共同主演的爱情电影《心火》上映。

1999年4月26日，出演的奇幻爱情片《仲夏夜之梦》上映；11月8日，与皮尔斯·布鲁斯南、罗伯特·卡莱尔等联袂出演的动作冒险电影《007之黑日危机》首映，苏菲·玛索饰演为了从父亲手上夺回油田控制权而上演苦肉计的“艾丽卡”。

2000年，与帕斯卡·格里高利、吉约姆·卡内共同出演了由安德烈·祖拉斯基执导的剧情片《忠贞》，苏菲·玛索在片中饰演放纵自己的摄影师“克莱丽”。

2001年，苏菲·玛索与米歇尔·塞罗、佛瑞德瑞克·迪分索主演了由让-保尔·萨罗米执导的奇幻悬疑惊悚片《卢浮魅影》，她在片中分别饰演美丽的姑娘“丽莎”和幽灵“贝尔费戈”。

2002年，自编自导了由朱迪丝·哥德雷科、尼尔斯·阿莱斯楚普领衔主演的剧情片《当爱变成习惯》，这是苏菲·玛索执导的第一部长篇电影，她凭借该片获得了第26届蒙特利尔电影节最佳导演奖、。

2003年，与文森特·佩雷斯领衔主演了由黛安娜·克里斯执导的爱情喜剧片《我决定留下来》，苏菲·玛索饰演一直生活在丈夫影子里的家庭主妇“玛丽”。2004年5月15日，与安托万·夏佩合作出演的剧情片《就在今晚》上映。

2005年，苏菲·玛索与伊万·阿达勒联袂出演了由吉勒莫·塞勒执导的爱情惊悚片《逃之夭夭》，她在片中饰演美丽迷人、风情万种的警方卧底“吉雅拉”。2007年，自编自导并与克里斯多弗·兰伯特、罗伯特·何森共同主演了悬疑电影《魅影追击》。

2008年3月5日，与玛丽·吉莲、茱莉·德帕迪约领衔主演的战争电影《超级女特工》上映，苏菲·玛索出演在丈夫被纳粹杀害后毅然投身抵抗组织的“路易斯”；10月27日，与克丽丝塔·泰瑞特、克里斯蒂亚娜·米莱合作出演的喜剧电影《母女情深》上映。

2009年5月16日，与莫妮卡·贝鲁奇共同出演的剧情片《不要回头》上映，苏菲·玛索饰演创作灵感日渐枯竭的女作家“珍妮”；11月8日，与克里斯多弗·兰伯特联袂出演的剧情片《枕边的男人》上映，苏菲·玛索扮演在一次事故中受重伤全身瘫痪的“穆丽尔”。

2010年，苏菲·玛索与马尔顿·索克斯领衔主演了由杨·塞谬尔执导的爱情喜剧片《穿梭少女梦》，她在片中饰演精明强干、性感而极富活力的商界女强人“玛格列特”。

2012年，与加德·艾尔马莱联袂出演了由詹姆斯·胡特执导的爱情喜剧片《邂逅幸福》，苏菲·玛索饰演两度离婚带着三个孩子的“莎洛蒂”。2013年2月6日，与缪缪共同出演的惊悚电影《阻止我》上映。

2014年1月21日，出席春夏巴黎高级定制时装周秀场；1月30日，苏菲·玛索受邀登上中国中央电视台马年春节联欢晚会的舞台，搭档中国歌手刘欢，一起演唱法国的民谣歌曲《玫瑰人生》；8月22日，搭档帕特里克·布鲁尔主演的爱情喜剧片《你到底从不从》上映。2016年2月10日，与苏珊妮·克莱门特、安乐妮等合作出演的剧情片《囚犯》上映，苏菲·玛索首次出演囚犯。

2021年10月15日，特别出演的电影《图兰朵：魔咒缘起》上映。