Issue d’une famille proche des arts de la scène, Sophie Lorain a acquis sa formation en Angleterre auprès de l’institution Webber Douglas Academy of Dramatic Arts, à Londres. Depuis, elle est montée sur les planches à plusieurs reprises, travaillant notamment avec André Brassard, Alexandre Hausvater, Robert Lepage, Denise Filiatrault, Yves Desgagnés et beaucoup d’autres grands noms du théâtre québécois.

Au cinéma, elle a tourné avec de nombreux réalisateurs, dont Denys Arcand, Émile Gaudreault, Denise Filiatrault, Allan Goldstein, Johanne Prégent, François Bouvier, Bernard Favre, Sébastien Rose et Tim Nelson. En 2017, elle a incarné Mme Lapierre-fille dans le long-métrage C’est le cœur qui meurt en dernier, d’Alexis Durand-Brault.

Elle a également signé la réalisation de son premier long-métrage, Les grandes chaleurs, et sa première scénarisation avec Catherine Léger pour le long-métrage La petite reine.

Elle s’est fait connaître à la télévision grâce à ses rôles dans les séries Scoop, Urgence et Omertà. Toutefois, celui dans la série Fortier demeure son plus reconnu du grand public, ayant fait d’elle une de ses comédiennes favorites. Aussi, elle a incarné Béatrice dans la populaire télésérie Au secours de Béatrice. Récemment, on l’a vue dans Les invisibles et Plan B.

Depuis plusieurs années, elle travaille à titre de réalisatrice pour des productions télévisées comme La galère, Nos étés, Fortier, Un homme mort et Nouvelle adresse. Grâce à son travail de réalisation de La galère, de Nouvelle Adresseet de Fortier, elle a été en nomination dans la catégorie Meilleure réalisation au concours des prix Gémeaux. En 2017, elle a réalisé le film Charlotte a du fun (Charlotte a 17 ans, pour sa sortie en France)

En plus de sa carrière de comédienne, scénariste et réalisatrice, elle est productrice pour la série Au secours de Béatrice. Par le passé, elle a aussi coproduit la série Le p’tit monde de Laura Cadieux et a été productrice associée pour Fortier.