София Доротея — единственная законнорожденная дочь английского короля Георга I (в личной унии — курфюрста Брауншвейг-Люнебурга) и его супруги Софии Доротеи Брауншвейг-Люнебургской-Целльской, принцессы Альденской.
Будущий супруг Софии Доротеи Фридрих Вильгельм некоторое время проживал при дворе её бабушки Софии Ганноверской, которая считала правильным воспитывать его вместе со своими внуками Георгом Августом и Софией Доротеей. Двоюродные братья недолюбливали друг друга с юности, и именно Георг Август, ставший королём Великобритании Георгом II, женился на Каролине Бранденбург-Ансбахской, которую любил Фридрих Вильгельм. Ребёнком Фридрих Вильгельм не испытывал и особых чувств к своей будущей супруге.
28 ноября 1706 года София Доротея вышла замуж за тогда ещё кронпринца Фридриха Вильгельма. Суровый король женился на тонкой и художественно одарённой принцессе, интересовавшейся искусством, литературой и модой. Несмотря на это, София Доротея самоотверженно ухаживала за своим супругом во время его болезней, а король позволил ей участвовать в политической жизни.
В её дворец Монбижу, где она проживала с 1712 года, часто приезжал обожавший её сын Фридрих, на которого она имела большое влияние. Во дворце Монбижу находилась тайная библиотека Фридриха, здесь со своей матерью он увлеченно вёл философские беседы и мог предаваться занятиям, вызывавшим недовольство отца. София Доротея знала о попытке бегства сына и получала от него письма из крепости в Кюстрине.
Фридрих тяжело пережил смерть матери. Король Пруссии, незадолго до этого поверженный в Колинском сражении, писал своей сестре Амалии Прусской:
По описанию дочери Вильгельмины Прусской София Доротея никогда не была красавицей. Усыпанная оспинками, она обладала хорошей фигурой несмотря на многочисленные беременности. Любительницу искусства и науки, её отличали честолюбие и высокомерие. По словам Вильгельмины «король-солдат» был несправедлив к Софии Доротее, поскольку придерживался мнения, что «женщин надо держать в повиновении, иначе они начинают вить верёвки из своих мужей».
У Софии Доротеи родились: