Sonja Ziemann, geboren am 8. Februar 1926 in Eichwalde bei Berlin, nahm mit zehn Jahren Ballettunterricht und besuchte im Anschluss die Tanzschule von Tatjana Gsovsky in Berlin. Bereits 1941 hatte sie dort auch ihr Bühnendebüt an der Plaza und spielte in verschiedenen Revuen und Operetten. Nach dem Krieg erhielt sie Engagements beim Kabarett und am Theater und feierte Erfolge in Operetten des Metropol-Theaters. Später stand sie unter anderem in Zürich, München, Frankfurt und Köln auf der Bühne.

Nachdem sie bereits während des Krieges erste kleinere Filmrollen gespielt hatte, beispielsweise in "Eine kleine Sommermelodie" (1944) und "Spuk im Schloss" (1945), wurde sie in der Nachkriegszeit mit zahlreichen Unterhaltungs- und Heimatfilmen zu einer der beliebtesten deutschen Filmschauspielerinnen. Meist spielte sie nette und unkomplizierte junge Frauen, häufig an der Seite von Rudolf Prack. Publikumserfolge wie "Schwarzwaldmädel" (1950) und "Grün ist die Heide" (1951), beide unter der Regie von Hans Deppe, festigten den Ruf von Sonja Ziemann und Rudolf Prack als eines der großen "Traumpaare" des deutschen Films - auch spöttisch bis liebevoll "Zieprack" genannt.

Die Festlegung auf ein Rollenklischee durchbrach Sonja Ziemann allerdings ab Ende der 1950er Jahre immer wieder. So spielte sie die weibliche Hauptrolle in Aleksander Fords pessimistischem Nachkriegsdrama "Der achte Wochentag" (BR Deutschland/Polen 1958) nach der Erzählung des polnischen Schriftstellers Marek Hlasko – den Ziemann 1961 heiratete. Es folgten ernste Filme wie "Hunde, wollt ihr ewig leben" (1958) und "Nacht fiel über Gotenhafen" (1959), beide von Frank Wysbar inszeniert. Auch in amerikanischen Produktionen überzeugte Ziemann, etwa in Phil Carlsons "The Secret Ways" ("Geheime Wege", 1960) und John Guillermins "The Bridge at Remagen" ("Die Brücke von Remagen", 1969).

Ab Mitte der 1960er Jahre war Ziemann immer seltener auf der Leinwand zu sehen. Dafür spielte sie immer wieder in Fernsehfilmen mit, darunter neben der Krimiserie "Der Kommissar" auch in dem aufsehenerregenden Mehrteiler "Das Messer" (1971) nach Francis Durbridge. Ihre letzten Fernsehauftritte hatte sie in zwei Folgen der Serie "Park Hotel Stern" (1997).

1984 wurde Ziemann beim Deutschen Filmpreis mit dem Ehrenpreis für "langjähriges und hervorragendes Wirken im deutschen Film" ausgezeichnet.

Sonja Ziemann war dreimal verheiratet, zuletzt mit dem Schauspieler Charles Regnier von 1989 bis zu dessen Tod 2001. Sie starb am 17. Februar 2020 in München in einem Seniorenstift im Alter von 94 Jahren.