Sophia có làn da như da người thật được làm từ Silicon cao cấp. Robot này được tạo hình như một phụ nữ. Đôi mắt được trang bị máy ảnh video cho phép thực hiện giao tiếp bằng mắt. Sophia có thể nhận ra con người và học hỏi từ những gì nhìn thấy. Ngoài công nghệ tiên tiến cho phép Sophia giao tiếp với con người, Robot này còn có thể thể hiện 62 nét mặt sắc thái biểu cảm khác nhau trên khuôn mặt.[5]

Chức năng chính của Sophia là trò chuyện với con người.[5]

Phần mềm của Sophia được cấu thành từ ba phần: Trí tuệ ở mức rất cơ bản (trả lời những câu hỏi đơn giản), khả năng diễn thuyết với văn bản được nạp sẵn, kết hợp cùng thuật toán để ngắt nối câu từ sao cho hợp lý. Cuối cùng là một hệ thống sử dụng chatbot kết hợp với cơ khí, giúp Sophia có thể nhìn ai đó, lắng nghe họ để lọc ra những "từ khóa" và "ngữ nghĩa", sau đó lựa chọn những câu trả lời được soạn sẵn để phát ngôn. Sophia chỉ có thể trả lời những câu hỏi khi được kết nối với Internet, máy tính và chỉ giới hạn trong những thông tin mình có được.