Sophie Duez débute sur les écrans en 1984 avec Marche à l'ombre aux côtés de Michel Blanc. Dès lors, elle est omniprésente à la télévision comme au cinéma. En 1985, elle prend part à Una Spina nel cuore de Alberto Lattuada, en 1986 à Je hais les acteurs de Gérard Krawezyk, en 1987 à Sécurité publique de Gabriel Bénattar, en 1988 In extremis d'Olivier Lorsac et en 1989 Présumé dangereux de Georges Lautner.

On a par ailleurs vu Sophie Duez dans de nombreux téléfilms : Les prisonniers de Jean-Louis Lorenzi, Quai numéro 1 de Marc Angelo, André Buyttens et Patrick Jamain, La Camorra de Sténo, Flics de choc, Commandant Nerval, etc. Au théâtre, elle s'illustre dans Ruy Blas de Victor Hugo ou encore A la Merci de la Vie de Knut Hamsun, mis en scène par Jacques Baillon au Théâtre du Gymnase à Marseille.

Sophie Duez revient sur les écrans en 2001 avec le film de Goran Markovic Serbie, année zéro aux côtés de Bernard-Henri Lévy et sur les planches avec la reprise des Monologues du vagin de Eve Ensler. Menant une carrière discrète, elle apparaît principalement dans des séries, comme Laura, le compte à rebours a commencé, Joséphine, ange gardien, La vengeance aux yeux clairs et Camping paradis.

Côté cinéma, la native de Nice joue dans Les Murs porteurs de Cyril Gelblat, Quartier lointain de Sam Garbarski et Barbecue d'Éric Lavaine. Dans ce dernier, elle incarne Véronique, "Une chirurgienne, une femme lucide, qui regarde la vie et la mort en face et couve les autres d’un regard bienveillant et amusé", selon la comédienne, qui reprend ce personnage en 2022 dans la suite de ce film de potes : Plancha.