Kyrkan ritades av arkitekten Gustaf Hermansson efter en arkitekttävling 1899 och uppfördes i rhenländskövergångsromanik. Bygget inleddes år 1902 på den högsta punkten av Vita bergen, 46 meter över havet. Grundstenen lades den 15 maj 1903 av kung Oscar II. Fyra år senare invigdes kyrkan, som är uppkallad efter Oscar II:s gemål drottning Sofia. Den hade då helt och hållet bekostats av Katarina församling, utan extra skatter, främst genom försäljning av mark till Stockholms stad till gator i området.[1]
Till sin form är Sofia kyrka en centralkyrka från vilken fyra lika långa korsarmar sträcker sig ut. I östra korsarmen ligger koret och i västra korsarmen finns huvudingången. Murarna är utförda i ljusröd granit med inslag av mörkare sandsten. Den kopparklädda spiran är en stålkonstruktion som omges av flera småtorn. Väggmålningar och glasmålningar utfördes av Olle Hjortzberg. Tornuret är tillverkat av Linderoths urfabrik vid Drottninggatan 28. När kyrkan var ny blev byggnaden kritiserad för att kopiera tyska förebilder.
Åren 1948 till 1951 restaurerades kyrkans interiör under ledning av Lars Israel Wahlman, arkitekten bakom bland annat Engelbrektskyrkan. I samband med det försvann Olle Hjortzbergs väggmålningar, medan glasmålningarna lämnades intakta.[2] Väggmålningen i koret med motiv från bland annat bibelordet "Då skola de smida sina svärd till plogbillar och sina spjut till vingårdsknivar" är utförd av Hilding Linnqvist 1949–1950.[3] Under andra halvan av år 2012 utfördes en omfattande renovering av kyrkan.
Inventarier
Dopfunten är av sandsten är samtida med kyrkan. Funten har huggen dekor i form av rosor och en inskription.
2012–2013 byggdes orgeln om och utökades av den engelska firman Nicholson & Co. Den har nu 56 stämmor fördelade på tre manualer och pedal.[källa behövs]
”Sofia kyrka i Stockholm 1899”. Sekelskiftets byggteknik : om arkitekten Valfrid Karlson : byggnadsverk och läroböcker / för redigering och inledning svarar Cecilia Björk, Per Kallstenius, Laila Reppen (Faksimil av utgåvan 1988). Stockholm: Svensk Byggtjänst. 2022. sid. 66-71. Libris5l6db1jj3slqr241. ISBN 9789179171117