Sophie Amalie af Braunschweig-Lüneburg var datter af hertug Georg af Braunschweig-Lüneburg og Anna Eleonora af Hessen-Darmstadt. Vi ved ikke meget om hendes liv indtil 1640, hvor hun som 12-årig blev trolovet med den 31-årige danske kongesøn Frederik (3.). Han var den næstældste søn af Christian 4. og dronning Anna Cathrine. Han var derfor ikke tronarving, men havde derimod titlen fyrstbiskop af Bremen og Verden (rigsstad nær Bremen i det nordvestlige Tyskland).

Tre år senere, i 1643, da Sophie Amalie var blevet 15 år, blev parret gift. I ægteskabets første år, levede de et relativt beskedent liv som administrator-par i Bremen og Verden. Men i 1647 døde Frederiks storebror, tronfølgeren den udvalgte prins Christian, uden at efterlade sig arvinger. Nu var parret pludselig i spil til at overtage den danske trone. Da Frederik 3.s far, Christian 4., døde året efter, i 1648, blev parret kronet og salvet til konge og dronning af Danmark-Norge.

Som kongepar var de to populære. Blandt andet fordi de nægtede at forlade København under svenskernes belejring af byen i 1658-60. Tværtimod red parret ofte ud i gaderne og besøgte også soldaterne ved volden under Stormen på København i 1659. 

Frederik 3. var en lidt indadvendt konge, men Sophie Amalie forstod virkelig repræsentationens kunst. Hun sørgede for at holde fester og tafler der understregede kongemagten, hvilket var helt centralt - især efter januar 1661, hvor enevælden blev en realitet.  

Sophie Amalies eftermæle som grum, hævngerrig og magtliderlig, skyldes mere end noget andet hendes svigerinde og rival Leonora Christina. De to kvinder kunne mildt sagt ikke lide hinanden. Det gik så vidt, at Leonora Christina fik fjernet pynt fra Amagertorv, natten inden Sophie Amalie skulle krones. Som modsvar indførte Sophie Amalie en ny regel for alle ikke-fyrstelige, nemlig at de ved fester ved hoffet ikke måtte køre helt op til slottet, men derimod måtte gå fra porten. Reglen var direkte møntet på Leonora Christina og ægtemanden Corfitz Ulfeldt, selvom den lavpraktisk gjaldt alle ikke-fyrstelige.

Da Corfitz Ulfeldt senere blev anklaget for landsforræderi, endte det med at Ulfeldt-parret måtte flygte ud af Danmark. Leonora Christiana blev til sidst pågrebet og sad næsten 22 år som fange i Blåtårn i Københavns Slot (1663-1685). Under fangenskabet i Blåtårn skrev Leonora Christina selvbiografien ”Jammersminde”, hvor Sophie Amalie mildest talt ikke bliver beskrevet særlig flatterende.

Da Jammersminde udkom første gang i 1869, fik den stor betydning for ikke blot Leonora Christina eftermæle, men også for synet på Sophie Amalie. F.eks. blev maleren Kristian Zahrtmann meget interesseret i den gribende fortælling om den ulykkelige kongedatter, og Leonora Christina blev en livslang inspirationskilde for ham, som han gengav på intet mindre end 20 malerier. Som resultat af hans sympati for Leonora Christina malede Zahrtmann også historiske malerier af den aldrende Sophie Amalie, der fremstillede hende i et særdeles dårligt lys. Disse malerier har også været medvirkende til Sophie Amalies dårlige ry i historieskrivningen.

I 1670 blev Sophie Amalie enke. Men hun blandede sig fortsat gerne og ofte i rigets anliggender. Det har nok været en kende irriterende for den nye konge, sønnen Christian 5. I hvert fald er der bevaret et brev, hvor netop Christian 5. fortæller, at han er lettet over, at hans mor er rejst til Hørsholm, så han slipper for at høre på hendes indvendinger.  

I København var Sophie Amalie i samme periode i gang med at bygge sit eget lystslot i barokstil. Slottet opkaldte hun efter sig selv og gav det navnet Sophie Amalienborg. Det stod færdigt i 1673 og lå omtrent samme sted, som Amalienborg ligger i dag. Sophie Amalienborg nedbrændte i 1689, og på sin vis er det nuværende Amalienborg  opkaldt efter Sophie Amalie, da det Amalienborg vi kender i dag, fik sit navn efter det nedbrændte Sophie Amalienborg.

Som enkedronning boede Sophie Amalie hovedsageligt på netop Sophie Amalienborg, og det var her hun døde den 20. februar 1685, 56 år gammel.  

Sophie Amalie er gravlagt ved Frederik 3.s side i Christian 4.s kapel i Roskilde Domkirke. 

Leonora Christina blev først løsladt fra Blåtårn efter Sophie Amalies død.