Sofija Kovalevskaja je rođena 1850. godine u Moskvi (Rusija), u obrazovanoj plemićkoj porodici. Matematika ju je privukla još dok je bila devojčica, pa je imala porodičnog tutora. Kada je počela da zanemaruje ostale predmete zbog zainteresovanosti za matematiku, njen otac je odlučio da joj ukine časove matematike. Međutim, ona je nastavila da se sama obrazuje tokom noći. Bilo je potrebno nekoliko godina da bi joj otac dozvolio da nastavi sa privatnim časovima matematike. Bila je primorana da se uda kako bi otišla u inostranstvo i nastavila sa visokim obrazovanjem u ovoj oblasti, ali njen brak je bio brak iz interesa.
Sofijin otac nije želeo da joj dozvoli da napusti dom zbog studija na univerzitetu, a ženama u Rusiji nije bilo dozvoljeno da žive van svoje porodice ukoliko nisu imale dozvolu oca ili muža za to. Njen muž bio je mladi paleontolog Vladimir Kovalevski. Sofija odlazi na studije u Hajdelberg u Nemačkoj, gde je studirala matematiku i prirodne nauke, iako univerzitet  nije hteo da joj dozvoli da diplomira, jer je bila žena. Ona je ipak uspela da ubedi univerzitetske vlasti da joj omoguće da nezvanično pohađa predavanja. Ipak, njeni profesori primećuju njene neverovatne matematičke sposobnosti, te ona dobija privatnog mentora. 1874. Sofija stiče doktorat na Univerzitetu u Gotingenu, ali nije  mogla da dobije akademsku poziciju, već je predavala aritmetiku srednjoškolkama.
1878. godine Sofija dobija ćerku. Njen brak je bio težak i po svim izvorima postojalo je mnogo nerazumevanja i svađa između nje i muža. 1883.godine, dve godine pošto su se njih dvoje rastali, njen muž je počinio samoubistvo. Ona se baca na posao i 1884. dobija  unapredjenje u Švedskoj, u Štokholmu. Čim je preuzela poziciju, imenovana je za vanrednu profesorku i u junu 1889. postaje prva žena posle Laure Basi (1711-1778) i Marije Gaetano Anjezi (1718-1799) koja je držala katedru na nekom od evropskih univerziteta. Postala je nagrađivana briljantna matematičarka.
Umire u 41. godini života od posledica upale pluća.