Après une formation à la FEMIS, Sophie Fillières réalise en 1991
Des Filles Et Des Chiens avec Sandrine Kiberlain et sa sœur Hélène Fillières, court-métrage de fiction qui obtient le prix Jean Vigo.
En 1994, elle tourne son premier long-métrage
Grande Petite, avec Judith Godrèche, Hugues Quester et Emmanuel Salinger. Quelques années plus tard, elle signe deux autres comédies
Aie et
Gentille.
En 2008, elle réalise et écrit le scénario de la comédie dramatique
Un Chat Un Chat avec Chiara Mastroianni et Agathe Bonitzer.
Sophie Fillière est également scénariste. Elle a notamment travaillé sur les films
Oublie-moi de Noémie Lvovsky,
Variete Francaise de Frédéric Videau ou encore Un homme un vrai d’Arnaud et Jean Marie Larrieu.