Sophie Linnenbaum wurde 1986 in Nürnberg geboren. Nach dem Abitur studierte sie zunächst Psychologie an der Universität Erlangen-Nürnberg. Bereits während dieses Studiums arbeitete sie ab 2007 als Dramatikerin zusammen mit dem Kinderbuchautor Thomas Klischke an Theaterstücken für Kinder und Jugendliche, teils nach klassischen Vorlagen (z.B. "Die Biene Maja" und "Das Traumfresserchen"), teils in Form von Originalstücken (z.B. "Die Reise zu Kata Teochi" und "Anders/sein").

2013 begann Linnenbaum ein Regiestudium an der Filmuniversität Babelsberg. Ihre studentischen Kurzfilme liefen auf zahlreichen nationalen und internationalen Festivals, so beispielsweise der 60-minütige Dokumentarfilm "60 Jahre in 60 Minuten" (2014) und der vielfach ausgezeichnete Kurz-Spielfilm "[Out of Fra]me" (2016).  

Ihr vierminütiger Dokumentarfilm "Meinungsaustausch" (gemeinsam mit Sophia Bösch), der im Rahmen von Michael Kliers Hochschulprojekt "Research Refugees" entstand und von der Angst der Deutschen vor den "Unbekannten" erzählt, feierte auf der Berlinale 2016 Premiere. Er gewann den "Short Tiger"-Award der FFA und wurde in diesem Zusammenhang zu den Filmfestspielen von Cannes 2017 eingeladen, wo traditionell die internationale Premiere der Short Tiger-Gewinner gemeinsam mit den Filmen des "Next Generation Programms" von German Films stattfindet. Im gleichen Jahr gewann Linnenbaum mit "Pix" (2017), der das Leben eines Jungen in Form einer rasanten Fotoreihe zeigt, den Deutschen Kurzfilmpreis. Zu ihren weiteren Arbeiten gehören der märchenhafte, mehrfach preisgekrönte Kurz-Spielfilm "Das Mensch" (2019) und der 75-minütige Dokumentarfilm "Väter Unser" (2020), in dem sechs Menschen Geschichten von ihren Vätern erzählen.

Im März 2021 begann Linnenbaum mit den Dreharbeiten zu ihrem abendfüllenden Abschlussfilm "The Ordinaries", eine Tragikomödie über eine 16-Jährige, die in einer Welt lebt, die nach filmischen Mustern in eine Drei-Klassen-Gesellschaft aus "Hauptfiguren", "Nebenfiguren" und "Outtakes" unterteilt ist. Der Film wurde beim Münchner Filmfest 2022 uraufgeführt, wo er die Förderpreise Neues Deutsches Kino für die Beste Produzentische Leistung und für die Beste Regie erhielt. Bei der Filmkunstmesse Leipzig 2022 gab es den Publikumspreis, beim Filmkunstfest Mecklenburg-Vorpommern den Förderpreis der DEFA-Stiftung. Beim Mainzer Festival Filmz, beim Exground Filmfest Wiesbaden und bei den First Steps Awards 2022 wurde "The Ordinaries" jeweils als Bester Spielfilm ausgezeichnet. Der reguläre Kinostart erfolgte im März 2023.