Bà đính hôn và vào ngày 25 tháng 7 năm 1819 tại Karlsruhe, Sophie kết hôn với người chú cùng ông ngoại, khác bà ngoại của của mình là Thân vương Leopold xứ Baden, con trai của một cuộc hôn nhân quý tiện kết hôn. Cuộc hôn nhân với Leopold đã được sắp xếp cụ thể bởi cậu của bà là Đại công tước Karl I xứ Baden, để nâng cao cơ hội đưa Leopold lên kế vị ông làm đại công tước vì dòng dõi hoàng gia của Sophie sẽ giúp nâng cao giá trị cá nhân của Leopold; Mặc dù quyền thừa kế ngai vàng Đại công quốc Baden của ông đã được công nhận, nhưng ban đầu là kết quả của một cuộc hôn nhân quý tiện kết hôn. Trong thời trị vì của Ludwig I, Đại công tước xứ Baden, họ sống một cuộc sống khiêm tốn ngoài triều đình, vì Ludwig không muốn người thừa kế ngai vàng ở tại triều đình. Năm 1830, chồng bà lên ngôi đại công tước với hiệu Leopold I, và Sophie trở thành Đại công tước phu nhân xứ Baden.