Sofie Valk hat an der Universität Amsterdam Soziale und Politische Philosophie sowie Künstliche Intelligenz studiert und einen Master in Cognitive Science erworben. Sie promovierte am Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften in Leipzig und wurde dafür mit der Otto-Hahn-Medaille und dem Otto-Hahn-Award ausgezeichnet. Anschließend absolvierte sie ein Postdoc an der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf im Bereich Imaging Genetics. Danach gründete sie die Forschungsgruppe »Kognitive Neurogenetik« am Max-Planck-Institut und Forschungszentrum Jülich, wo sie und ihr Team das Zusammenspiel von Genetik und sozialer Umwelt auf das Gehirn erforschen. Seit 2024 ist sie Leiterin der Lise-Meitner-Forschungsgruppe »Neurobiosozial« am Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften in Leipzig.