Sophia Vaillant étudie le piano au CNR de Boulogne-Billancourt avec Geneviève Ibanez. Elle continue parallèlement sa formation générale (baccalauréat puis études de psychologie à l'université René Descartes à Paris). Elle reçoit en 1988 un premier prix à l'unanimité de piano, puis rentre au Conservatoire National Supérieur de Musique de Lyon dans la classe de Pierre Pontier. En 1992 elle obtient le Diplôme National d'Etudes Supérieures Musicales mention très bien à l'unanimité à l'épreuve instrumentale dans cet établissement. Elle devient alors artiste en résidence : au Banff Centre for the Arts (Canada), puis Steans Institut for the Arts (Festival de Ravinia, USA) et enfin à l'Académie Ravel (Saint-Jean-de-Luz, France).

Grâce aux bourses d'étude du Ministère des Affaires Étrangères (bourse Lavoisier) et du Mécénat Société Générale, elle travaille deux années durant à la Guildhall School of Music and Drama à Londres (postgraduate) et à l'Université de Stony-Brook à New York (master).
Elle suit alors les conseils de grands maîtres : Georgy Sebok, Walter Levine, Alexander Volkov, Paul Berkowitz (disciple de Rudolf Serkin à l'Institut Curtis), Jean-Claude Pennetier, Olli Mustonen, Bernard Greenhouse (violoncelliste du Beaux-Arts Trio).

Sophia a été finaliste de la Yamaha Kemble Competition, demi-finaliste du YCAT et du Concours International d'Illzach et premier prix du Guildford Symphony Competition en 1993.

Curieuse de la musique de son temps, Sophia Vaillant participe à la création d'oeuvres contemporaines, avec notamment l'Ensemble Instant Donné, à l'abbaye de Royaumont, l'Ensemble Oden à Odessa, en Ukraine, l'Ensemble Fa dirigé par Dominique My... … et s'engage dans plusieurs projets de musique improvisée (avec le peintre Félix Rozen notamment)et théâtre (tournoi d'improvisation à Poitiers, Instants Chavirés à Montreuil, composition de la musique pour une création musique et théâtre au Rideau Rouge, au Goethe Institut à Paris…).
Elle consacre également une grande partie de son temps au tango et a joué notamment avec l'orchestre La Tipica de Juan Cedron, avec qui elle enregistre un CD, et participe à plusieurs émissions de radio (Le fou du roi, Sous les étoiles, Un Mardi idéal). Ils se produisent partout en France et en Europe (Concertgebouw Amsterdam, Festival Latino de Rotterdam, Quartz à Brest, Printemps de Bourges, New-Morning).Cesar Stroscio, Nini et Rudi Flores,Nicolas Ledesma ont également été ses partenaires de tango.
Elle fonde en 2009 le groupe "TamborTango" dont le répertoire s'inscrit dans un univers partagé de pièces traditionnelles et celles plus modernes d'Astor Piazzolla.
Sa passion de la musique de chambre, qui lui permet de jouer avec des artistes reconnus tels que, P Muller, A Roussin, Y Chiffoleau, B Cazauran, V Mendelssohn ne lui fait pas négliger pour autant sa carrière soliste : nombreux récitals en France (Salle Cortot à Paris, Académie musicale de Chartreuse, Salle Molière et Opéra de Lyon...), en Allemagne (Hanovre), Pays-Bas, Angleterre (Institut Français à Londres, Eglise Saint-Martin-in-the-Fields, Concerto de Schumann avec l'Orchestre symphonique de Guildford, Barbican Foyer, Southwark...), USA (Staller Centre), Venezuela (Festival Atempo), Malte (Festival International de Gozo), Tchécoslovaquie (Atrium de Prague). Elle a enregistré plusieurs CD, dont le dernier "Compositrices françaises d'hier et d'aujourd'hui", sorti chez Indesens, a reçu d'excellentes critiques : Grand Frisson 2022 de Audiophile-Magazine,  4 Diapasons, 4 étoiles Classica, 4 Croches Pizzicato...Nominée au 2023 International Musical Award.

Par ailleurs, Sophia est  présidente de deux associations : Thème et Variations, en Picardie, dont l'objet est de promouvoir la musique classique en milieu rural et  Femmes et Musique à Paris. Elle enseigne au Conservatoire Frédéric Chopin du 15ème arrondissement à Paris, et a donné des master classes en France, au Canada, aux USA, et en Europe.