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 war sie Postdoc an der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf im Bereich Imaging Genetics. Danach gründete sie die Forschungsgruppe »Kognitive Neurogenetik« am 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.