Sofía Casanova s-a născut pe 30 septembrie 1861 la Coruña, în Spania și a fost fiica litografului Vicente Pérez Eguía și a Rosei Casanova Estomper, venind pe lume înainte de căsătoria părinților ei, o situație neobișnuită și scandaloasă în epocă, nunta acestora fiind organizată de-abia în ianuarie 1863.
Doi ani mai târziu, în 1865, Vicente Pérez și-a abandonat familia, s-a mutat la Madrid și nu s-a mai știut nimic despre el. E posibil să fi părăsit Spania și să fi plecat în America, dar există surse care spun că nava pe care ar fi urcat s-ar fi scufundat în Atlantic, însă el nu se afla pe lista pasagerilor pentru că era călător clandestin. În orice caz, era urmărit încă din 1871 de justiția din Madrid pentru delapidare și înșelăciune.
Rosa, soția abandonată, și copiii ei au rămas în Coruña. Sofia și-a petrecut copilăria la Pazo del Hombre din San Julián de Almeiras și și-a început studiile la școala locală Doña Concha. În 1873 întreaga familie, inclusiv mama, frații și bunicii materni, și-au stabilit reședința la Madrid. Primii ani în capitală au fost foarte grei pentru tânăra fată pentru că starea financiară a familiei era precară, iar ea a trebuit să ajute dând meditații. La Madrid, Sofia a urmat Conservatorul și a început să fie interesată de poezie și oratorie. Primele ei poezii au fost publicate când avea vârsta de cincisprezece ani, în Faro de Vigo. Nu ea, ci mama a trimis la ziar primele poeme, după ce le-a găsit în camera tinerei. Talentul literar al Sofiei a fost recunoscut în cele mai selecte cercuri literare și tânăra s-a apropiat de lumea artistică, fiind remarcată de Marchizul de
Valmar, care a facilitat publicarea poeziilor în mai multe reviste. La începutul anilor 1880, își câștigase deja renumele de poetă promițătoare.
În acel moment și-a început și cariera de actriță la Teatro Español și Teatro de Alhambra. În scurt timp a devenit protejata lui Ramón de Campoamor, care a introdus-o la contele de Andino, tutore al regelui Alfonso al XII-lea. La serile literare la care a participat, s-a împrietenit cu intelectualii vremii, a început să fie prezentă frecvent la curtea regală, invitată să recite poezii spaniole și să-și prezinte propriile opere, fiind apreciată chiar de rege. O mărturie din epocă spune că primul ministru Antonio Cánovas a fost ținut în așteptare în antecameră, în timp ce Alfonso al XII-lea o asculta pe Sofia Casanova recitându-și poemele.
În 1885 tânăra a publicat volumul de debut, carte finanțată chiar de rege. În iunie 1886 l-a cunoscut pe un tânăr nobil polonez, cel care va deveni ulterior filosoful și profesorul Wincenty Lutosławski, care sosise la Madrid din Franța. Lutosławski s-a îndrăgostit de Sofia la prima vedere, cei doi având o corespondență de 4 luni înainte ca ea să-și recunoască sentimentele. Tinerii s-au căsătorit în biserica San Marcos pe 19 martie 1887, dar au semnat un document secret, prin care ambii au fost de acord cu o eventuală ruptură unilaterală în cazul în care oricare dintre părți dorea să-și urmeze propriul drum.
După nuntă, cuplul și-a petrecut luna de miere în Portugalia. Mai târziu s-au mutat la moșia familiei Lutosławski din Drozdowo, Polonia, unde poeta a câștigat admirația întregii familii a soțului prin firea ei naturală, veselă, deschisă și modestă. Apoi o scurtă perioadă au stat în Elveția, unde Lutosławski a obținut titlul de doctor și după aceea, în următorii ani, în Rusia, unde el era fie angajat, fie în căutarea unui loc de muncă la universitățile din Dorpat, Moscova și Kazan.
Cuplul s-a întors la Drozdowo în 1895 și a locuit acolo până în 1899. Aveau deja patru fiice: María, Izabela, Yadwiga și Halina, născute între 1888 și 1897. Yadwiga a murit de dizenterie în 1895, iar mama ei a suferit o depresie severă.
Absorbită de îndatoririle familiale și de suferința pierderii fiicei, Sofia aproape că a încetat să mai scrie. Cei doi soți s-au mutat apoi la Cracovia, profesorul Wincenty Lutosławski devenind angajat al Universității Yagielloniene.
Casa lor a devenit un centru cultural și social unde în fiecare miercuri se organizau sesiuni literare la care participau importanți scriitori polonezi. În 1908, familia s-a mutat la Varșovia, deși în acel moment cuplul se separase deja. Unii biografi spun că lipsa unui moștenitor de sex masculin a avut o influență asupra deciziei de separare, deoarece Wincenty a început să aibă relații cu alte femei în speranța că va avea un băiat care să-i moștenească numele.
În 1909 Sofia a decis să se întoarcă în Spania și să o ia pe fiica cea mică cu ea, s-a stabilit la Madrid în casa fratelui ei, Vicente, iar Lutosławski s-a recăsătorit, spre indignarea propriei lui familii, care a fost total de partea Sofiei.
Și-a reluat activitatea literară, a reînceput să publice, iar numele său a apărut în mod regulat în secțiunile literare ale ziarelor, devenind în 1911 membră a Academiei de Poezie Spaniolă. Sofia a călătorit frecvent în Polonia, unde locuiau doua dintre fiicele ei. În timpul uneia dintre aceste călătorii, în iulie 1914, a fost surprinsă de izbucnirea Primului Război Mondial.
După o lună a părăsit Drozdowo mergând la Varșovia, unde a lucrat ca asistentă medicală într-un spital militar, iar la sfârșitul verii l-a întâlnit pe Luis Morote, corespondentul rus al Heraldo de Madrid, care a încurajat-o să devină corespondent al ziarului El Liberal. Primele articole i-au apărut în octombrie 1914, iar proprietarul ABC i-a propus să devină corespondent al publicației în Europa de Est. În 1915 avansul german a impus evacuarea Varșoviei, dar Sofia a continuat să lucreze în spital și, cu puțin timp înainte de ocuparea orașului, a fugit cu fiicele sale cu ultimul tren spre Moscova, unde a rămas până în octombrie 1916. A continuat să trimită corespondențe de război, dar a acționat și în calitate de delegată a Comitetului civic din Varșovia, vizitând trupele de pe front și distribuind alimente și medicamente. Având în vedere lipsurile tot mai mari, Sofia Casanova s-a mutat la Sankt Petersburg la
sfârșitul anului 1916. Jurnalista a fost martora asasinării lui Grigori Rasputin, a relatat despre eveniment pentru presa spaniolă, dar a devenit victima cenzurii rusești, care i-a interzis să comunice cu Spania, iar tăcerea ei i-a determinat pe prietenii din Madrid să o considere decedată.
În 1917 a asistat la Revoluția bolșevică, iar în timpul revoltelor de stradă din 3 iulie a fost lovită accidental la un ochi, consecințele accidentului fiind dezastruoase pentru scriitoare, deoarece, în ciuda îngrijirilor pe care le-a primit, nu a mai putut niciodată să vadă bine. Totuși, nu s-a oprit din activitatea jurnalistică, reușind să-l intervieveze pe Leon Troțki. Lucrurile s-au agravat însă în Rusia, doi frați ai fostului ei soț au fost executați de bolșevici, iar în septembrie 1918 Sofia Casanova a reușit să părăsească orașul Sankt Petersburg, a trecut linia de demarcație sovieto-germană și s-a întors la Varșovia. Mai târziu, va descrie Revoluția bolșevică drept un triumf al hoardelor barbare.
S-a stabilit cu familia fiicei sale mai mari și a urmat probabil cea mai fericită perioadă din viața ei. Îmbătrânea înconjurată de o familie iubitoare și numeroși nepoți, publica multe cărți, era admirată atât în Polonia, cât și în Spania. La începutul anilor 1920, cele trei fiice ale ei erau deja căsătorite, toate având mariaje fericite. Maria s-a căsătorit cu jurnalistul Mieczysław Niklewicz, Izabela l-a avut ca soț pe ofițerul Romuald Wolikowski și a devenit ea însăși scriitoare de succes, iar Halina s-a căsătorit cu medicul Czesław Meissner.
Sofia a vizitat Spania destul de des, de cel puțin șase ori între 1920 și 1930. În timpul vizitei din 1919 a fost primită ca o
eroină și întâmpinată cu omagii, iar în 1925 a obținut de la regele Alfonso al XIII-lea Marea Cruce a Ordinului Civil de Beneficență, fiind premiată pentru colaborarea sa cu Crucea Roșie în timpul Primului Război Mondial.
În 1926 scriitoarea a fost nominalizată la Premiul Nobel pentru literatură, dar premiul i-a revenit în cele din urmă lui George Bernard Shaw. În 1931 a asistat la proclamarea celei de-a doua republici spaniole, cu convingerea că ceea ce s-a întâmplat în timp ce trăia în Rusia în 1917 avea să se întâmple în propria sa țară. Odată cu închiderea ziarului ABC, și-a pierdut slujba pentru câteva luni. La izbucnirea Războiul Civil Spaniol Sofia Casanova locuia în Varşovia, dar aproape imediat s-a declarat în favoarea naționaliștilor și, împreună cu fiicele și nepoții ei, a participat la o serie de evenimente care sprijineau cauza spaniolă.
Sofia Casanova a mai vizitat Spania în octombrie și decembrie 1938 și s-a întâlnit de două ori Francisco Franco, prima dată în Burgos și apoi în La Coruna, aceasta fiind ultima dată când a ajuns în țara sa natală. Potrivit unor cercetători, poziția de care se bucura în lumea literelor a fost folosită în scopuri de propagandă de Spania franchistă. La izbucnirea celui de-al Doilea Război Mondial, scriitoarea locuia la Varșovia alături de fiica ei cea mai mare. După preluarea orașului de către germani, a primit un pașaport spaniol, care îi permitea să trăiască într-o oarecare siguranță.
Se pare că Franco s-ar fi interesat personal de soarta ei și a cerut să i se aranjeze mutarea în Spania, având ocazia să se întoarcă cu Divizia Albastră, dar a refuzat oferta și a decis să rămână în Polonia. Când casa ei din Varșovia a fost bombardată, s-a mutat în Poznań, locuind cu familia fiicei sale, Halina. Majoritatea manuscriselor scriitoarei au fost distruse în timpul războiului. Deși era aproape oarbă, a continuat să scrie, ajutată de nepoții ei, cărora le dicta poemele. După război, a ales să rămână în Polonia, deși țara era condusă de comuniști, chiar cu prețul renunțării la cetățenia spaniolă.
Sofía Casanova a murit la Poznań pe 16 ianuarie 1958, la vârsta de 96 de ani, și a fost înmormântată în Cimitirul Jan Vianney.
