Sophia Domancich commence ses études musicales à l'âge de six ans. Elles s'achèvent au Conservatoire National de Paris avec un Premier Prix de piano et un Premier Prix de musique de chambre. Elle enseigne ensuite de 197S à 1990 au Conservatoire du Xème arrondissement de Paris.
Elle découvre le Jazz et l'improvisation aux côtés de Steve Lacy et de Laurent Cugny qui l'invite dans son big-band Lumière.
A partir de 19991, Sophia Domancich joue ses compositions en trio avec Paul Rogers et Tony Levin, et se produit régulièrement sur la scène anglaise, aux côtés d'Elton Dean, Robert Wyatt, Hugh Hopper, Pip Pyle, ou Evan Parker. Elle intègre de 1997 à 2000 l'Orchestre National de Jazz dirigé par Didier Levallet.
Depuis 2001, elle participe à de nombreuses formations dont un trio avec John Greaves et Vincent Courtois, le quartet Soft bounds (avec d'anciens membres du légendaire Soft Machine), DAG (trio formé avec Jean-Jacques Avenel et Simon Goubert avec qui elle joue également en duo), A riot called Nina, formation dirigée par Napoleon Maddox, un trio avec Ramon Lopez et Joelle Léandre, ou African Jazz Roots avec Ablaye Cissoko.
France Musique lui commande une œuvre dans le cadre de émission Alla Breve. Elle réalise "De 3H à 5H", et "Lilienmund" piece pour piano et electro-acoustique dont la création a lieu à Radio France dans le cadre du festival Présence.
En 2011, "Snakes and ladders" album atypique pour lequel elle invite entre autres Himiko Paganotti et Robert Wyatt, est nommé aux Victoires du Jazz. C'est en 2009 que Sophia Domancich forme Pentacle avec Claude Tchamichian, Jean-Luc Cappozzo et Michel Marre. Elle enregistre ensuite deux albums en trio: "Washed away" avec Hamid Drake et William Parker en 2011, et "Courte pointe" avec Andrew Cyrille et Mark Helias. Pour terminer cette trilogie sur le label Futura Marge "Alice's Evidence " avec Géraldine Laurent, Hélène Labarrière, Nasheet Waits et Ray Anderson parait en 2016.
En 2021 elle publie son deuxième album solo, "le grand jour", ainsi qu'un deuxième album en duo avec Simon Goubert : "Twofold head".
Actuellement, Sophia Domancich se produit également avec le trio Les jours rallongent avec Christiane Bopp et Denis Charolles, ainsi qu'avec le quartet de Christophe Monniot. Son nouvel album en trio" Wishes " paraitra en novembre 2025, en compagnie de Mark Helias et Eric McPherson.
En 1999, Sophia Domancich a reçu le Prix Django Reinhardt de l'Académie du jazz.