Actrice, réalisatrice et scénariste française, Sophie Guillemin a couru les castings pour se faire un peu d’argent de poche. Parmi ses essais, elle convainc Cédric Kahn qui lui offre le rôle féminin principal de L’ennui (1998) où la jeune femme doit apparaître souvent nue. Sa prestation ne passe pas inaperçue et Sophie Guillemin est nominée comme meilleur espoir féminin aux César dès ce premier rôle à l’écran. Elle enchaîne aussitôt avec le rôle de Prune, la compagne de Sergi Lopez dans l’excellent thriller Harry, un ami qui vous veut du bien (Moll, 2000). Le film est, contre toute attente, un énorme succès qui la propulse sur le devant de la scène. L’académie des César la nomine une fois de plus dans la même catégorie.
La même année, on la retrouve au casting de la comédie Ça ira mieux demain (Labrune, 2000), puis du thriller À la folie… pas du tout (Colombani, 2002) avec Audrey Tautou. A cette période, elle décide de refuser toutes les scènes de nu et se convertit même à l’islam. Désormais, elle porte le voile et décide d’arrêter le cinéma. Finalement, tout en gardant la foi, elle opte pour un retour sur les plateaux de cinéma et Cédric Kahn la reprend pour son conte L’avion (2005).
Désormais, elle est davantage présente à la télévision où elle tourne des téléfilms. Au grand écran, on la revoit dans Commis d’office (Cayre, 2009), Gamines (Faucher, 2009) et La tête en friche (Becker, 2010). A partir de 2010, elle commence à écrire et réaliser des courts-métrages, tout en jouant à la télévision dans des séries comme Glacé, Capitaine Marleau ou H24. Sur les plateaux, elle fait la rencontre du comédien Thierry Godard avec lequel elle se marie.
Ensemble, ils écrivent et tournent son premier long-métrage de réalisatrice intitulé Sans toi (2021). Parallèlement, Sophie Guillemin s’est aussi produite sur les planches durant les années 2010.