Na een bezoek aan het Burgtheater kreeg ze een ernstige longontsteking.
Op 28 mei 1872 overleed Sophie aan de longontsteking
Aartshertogin Sophie werd begraven in de Kapucijnencrypte in Wenen. Naast haar rustte de hertog van Reichstadt (zijn lichaam werd in 1940 op bevel van Hitler overgebracht naar Parijs). Tussen haar en haar man Franz Karl rust een zoon die doodgeboren werd op 24 oktober 1840. Haar favoriete zoon Maximiliaan rust in hetzelfde deel van de crypte, maar niet naast haar.