Sa carrière commence par la production de trois long métrages dont un film de Francesca Comencini, Annabelle partagée, sélectionné à la Quinzaine des Réalisateurs à Cannes. Puis elle découvre l’univers de la télévision avec l’équipe de Véronique Frégosi, une télévision qui entretient le dialogue entre les hommes. Son parcours de productrice se poursuit chez Serge Moati - Image et Compagnie - chez qui elle produira entre autres les premiers films de Pierre Schoeller, Zéro défauT, et de Christophe Honoré, Tout contre Léo, puis chez Pascale Breugnot - Ego Production.
En 2007, elle crée, avec Bruno Pésery, Astharté & Compagnie et produit, entre autres, Les saisons meurtrières, polars avec Patrick Chesnais pour France 2, diffusion du quatrième volet en décembre 2015 et Vestiaires, format court pour France 2, septième saison en Juin 2017, décliné sur le web sous le titre Vestiaires libérés.
Sophie Deloche sera présente lors du Festival du mercredi 29 mars 2017 au samedi 1er avril 2017.