Issue de la maison de Habsbourg-Lorraine, Sophie est la fille aînée de l'empereur François-Joseph Ier d'Autriche et de l'impératrice Élisabeth de Wittelsbach. Selon l'étiquette, elle reçoit le prénom de sa grand-mère paternelle, mère de l'empereur. Sa naissance est une déception, l'empire espérant la naissance d'un prince héritier.
Considérant la jeune impératrice trop immature pour élever des enfant impériaux, l'archiduchesse Sophie prend en main l'éducation des enfants du couple impérial. Il en est de même quand naît le second enfant du couple impérial - encore une fille - prénommée politiquement dans le but d'apaiser la rancoeur des Hongrois après la révolution manquée de 1848/1849 - Gisèle en hommage à la reine Gisèle de Hongrie, née comme l'impératrice et la mère de l'empereur princesse de Bavière.
Cependant le couple impérial envisageant un voyage en Hongrie en 1857, la jeune impératrice impose la présence de ses enfants contre l'avis de la mère de l'empereur.
La famille impériale quitte Vienne pour Ofen. C'est là que la cadette des archiduchesses, Gisèle, tombe malade. Alors qu'elle se remet peu à peu, elle transmet son mal (a priori la rougeole) à sa sœur aînée, dont l'état s'aggrave de jour en jour.
L'archiduchesse Sophie, mère de l'empereur, semble avoir imposé le choix du médecin de l'enfant contre l'avis de l'impératrice. Ce médecin se montrant impuissant, cette décision fut fatale à l'enfant. La petite archiduchesse finit par s'éteindre le 29 mai 1857 à 9 h 15 du soir[1], laissant ses parents, et surtout l'impératrice, anéantis et tourmentés par un sentiment de culpabilité. Il a été théorisé plus tard[Par qui ?] que Sophie est morte de la fièvre typhoïde, mais cela reste à prouver.
Les générations sont numérotées dans l'ordre de la descendance depuis les premiers archiducs. Au sein de chaque génération, l'ordre est strictement chronologique et défini par la date de naissance.