Sophie Nélisse wurde im März 2000 als Tochter einer Lehrerin im kanadischen Windsor geboren.[1][2] Sie ist französisch-kanadischer Abstammung und hat einen älteren Bruder und eine jüngere Schwester namens Isabelle Nélisse, die ebenfalls als Schauspielerin aktiv ist.[1][2] Im Alter von vier Jahren zog sie zusammen mit ihrer Familie nach Montreal (Québec).[1] Als ihr älterer Bruder Interesse an der Schauspielerei fand, nahm ihre Mutter alle drei Geschwister zu einem Talent-Agenten mit. Die damals siebenjährige Nélisse wurde anschließend in die Creative Artists Agency aufgenommen und erhielt Angebote für Werbespots.[2]
Nach kleineren Gastauftritten in kanadischen Fernsehserien gab sie 2011 ihr Filmdebüt im preisgekrönten FilmdramaMonsieur Lazhar über den algerischen Grundschullehrer Bachir Lazhar (Mohamed Fellag) als dessen Schülerin Alice L’Écuyer. Diese Rolle brachte ihr nicht nur nationale Bekanntheit, sondern auch einen Genie Award und einen Prix Jutra jeweils in der Kategorie Beste Nebendarstellerin.[1] Eine weitere Nominierung erhielt sie als beste Schauspielerin in einem internationalen Spielfilm bei den Young Artist Awards 2013. 2011 war sie außerdem in elf Episoden der kanadischen ComedyserieElternalarm – Die Familie Parent in der Rolle der Zoé zu sehen. 2012 hatte sie einen Auftritt in Ésimésac als Marie Gélinas.
