Hija de un vicario y criada en Islesworth, West London, Sophia Myles fue descubierta por un director británico de casting cuando actuaba a los dieciséis años en una obra escolar, el cual le ofreció un pequeño papel en una versión televisiva de "The Prince and the Pauper". Rodada mientras se sacaba el título de bachillerato, se aprendía el papel por la noche en un hotel y con todo obtuvo brillantes calificaciones. Durante los exámenes de ingreso en la Universidad, apareció en "Big Women", de Fay Weldon. Rechazó la posibilidad de estudiar Filosofía en Cambridge en favor de hacer carrera como actriz.

Myles fue posteriormente elegida para interpretar el papel de Susan en la feminista versión de Patricia Roczema de "Mansfield Park" y como la madre de Oliver Twist en la adaptación que hizo Bleasdale. Más tarde, actuó dando la replica a Charles Dance en "Nicholas Nickleby" para ITV.

Myles siguió encadenando interpretaciones, con papeles protagonistas en la obra de época "The Abduction Club", dando la réplica a Matthew Rhys, bajo la dirección de Stefan Schwartz; y en el thriller americano "Desde el infierno", en la que encarnaba a la madre de Johnny Depp.

Ha intervenido también, dando la replica a Kate Beckinsale y Michael Sheen, en el oscuro thriller futurista "Underworld", y como Lady Penélope, en "Thunderbirds".