Inicialmente, como todo bom casal de famosos, eles negaram o envolvimento, mas, após vários cliques de chamego, assumiram o namoro em 2015. Sobre o começo de namoro, Sophia, nascida em 22 de maio de 1991, já falou em uma entrevista porque resguardou a relação por um tempo: Incomoda um pouco a exposição. Se você tá namorando, você tá amando a pessoa, você quer compartilhar isso, você vai postar uma foto, e você acaba se expondo. E as pessoas acabam pensando que por você ter colocado aquela foto elas podem opinar no seu relacionamento.

Eles viveram na ponte aérea, já que ela passava mais tempo em São Paulo e ele no Rio de Janeiro, por cerca de um ano.

Em novembro de 2018, o ator disse que já se considera casado e que sempre quis se casar, ainda mais que Sophia: Levamos muito na brincadeira porque casar não é mais um passo, já nos consideramos 100% casados. Eu sempre quis casar, mais do que ela. Mas depois que você vai morar junto e começa a vislumbrar outras possibilidades de futuro, o casamento se torna algo secundário. Só que...

Em dezembro de 2018, quando estava à frente do Video Show, após a exibição de uma reportagem sobre pedido de casamento, Sophia brincou - mas cutucou Sérgio - no ar: - Realmente, parabéns. Pessoas são pedidas em casamento. Parabéns Brasil, isso acontece com alguém.

Na mesma entrevista, o ator nascido em 17 de março de 1993 comentou como imagina a cerimônia dos dois: - Falta apenas assinar os papéis. A nossa dúvida é quando vamos assinar. Provavelmente não vamos fazer uma grande festa, até porque isso gasta muito dinheiro.

Sobre filhos, Sophia já revelou que acha que será mãe de gêmeos: Hoje em dia, eu me vejo com 27 anos e penso que ainda tenho outras coisas para concluir antes dessa etapa. Eu sou filha única, não quero ter um filho só, então não queria demorar muito. Na verdade, eu tenho a sensação de que vou ser mãe de gêmeos. Tanto eu quanto o Sérgio temos gêmeos na família.

Em 2020, os pombinhos comemoraram seis anos de relacionamento. Na ocasião, Sophia se declarou nas redes sociais: Nesse mundo onde as coisas são tão efêmeras, onde as pessoas desistem umas das outras tão precocemente, a gente faz de tudo para ser resistência. E que maravilhoso é resistir ao seu lado. A gente aprende na terapia (sim! terapia de casal haha) que eventuais discordâncias podem (e vão) acontecer.. isso é praticamente inevitável. Mas nosso ímpeto por reestabelecer a paz o mais rápido possível é o essencial. Não sei o que vai ser do futuro, ninguém sabe.. mas olhando para a gente de fora, morro de orgulho do casal que nos tornamos. Duas pessoas completamente diferentes que estão nessa para fazer dar certo. Que procuram todas as ferramentas possíveis para preservar o que temos de mais precioso: a nossa parceria. E Sérgio também se manifestou: Meu amor, que sorte ter vivido meus últimos seis anos ao seu lado. Você é uma mulher talentosa, inteligente, amorosa e muito amada por todos que te conhecem. Vi essa qualidade em poucas pessoas na minha vida. Você tem o dom de fazer com que as pessoas se sintam especiais. Você ilumina qualquer ambiente. Muito obrigada por estar sempre tão atenta aos meus sentimentos. Ás vezes, eu não preciso nem falar o que houve.. você sempre sabe! E você sempre está ali! Te amo muito! Esse é só o começo da nossa linda jornada. Fofos, não é?

A atriz não ficou devendo e tratou de fazer uma linda homenagem para Malheiros também! Sophia postou em seu Instagram um vídeo mostrando diferentes momentos do relacionamento deles e escreveu na legenda: Compus esses versos em umas dessas madrugadas que fiquei te esperando chegar da gravação. Acho que é no silêncio que consigo colocar tudo em perspectiva e entender o valor de cada coisa. É na ausência que sentimos a falta. É no escuro que lembramos da luz. E entrar em contato com o que esta mais profundo, requer observação, requer escuta. É muito claro, hoje, entender o porquê de cada coisa. A vida tinha te reservado para mim. No momento certo. Sem coincidências, sem acasos. No tempo certo. Talvez passemos tempo demais tentando entender com teorias uma força tão poderosa. O amor significa algo a mais, algo que vai além da razão, que desafia a gravidade e que nos faz voar. O amor nos faz transcender. E eu confio nisso, mesmo que ainda não consiga definir com palavras o que esse isso significa. Feliz sete anos! Quiçá uma vida toda, Sergio Malheiros. Te amo!

Durante o aniversário de sete anos de relacionamento, o ator resolveu fazer uma homenagem para Sophia em suas redes sociais. Compartilhando uma sequência de fotos em momentos diferentes na vida deles, Sérgio escreveu na legenda da publicação: Se trata de amor. É simples assim. Amor e vontade, pensando melhor. Um não caminha sem o outro nessa jornada que é viver a dois. Ah! Acrescentaria surpresa! Apesar de eu odiar (e você também), a vida ao seu lado me surpreende a todo instante. Me faz repensar paradigmas, olhar sob outra ótica, rever minhas atitudes, e me dá uma força inexplicável para querer melhorar. É assim que eu te enxergo. Me perco no tempo. Sete anos não conseguem traduzir o que para mim parece uma vida toda. Não sei como seria sem você. Voltar para você, é voltar para casa. Como é possível o que eu sinto só crescer mais e mais? Todos meus medos e dúvidas desaparecem quando estou ao seu lado. Você consegue ver o amanhã? Eu consigo. E ele é com você. Meu olhos falam por mim e até quem me vê lendo o jornal na fila do pão, sabe que eu te encontrei. Te amo, amor. Feliz nosso dia!

Apesar de estarem sempre demonstrando muito amor, certa vez a atriz revelou que eles fazem terapia de casal: - Sergio começou na TV aos cinco anos de idade. Ele teve suporte terapêutico desde muito cedo. Eu comecei a uns quatro ou cinco anos individualmente. Mas, quando você casa, existem os desafios normais do dia a dia. Por isso, optamos por fazer também sessões como casal para entendermos a dinâmica um do outro, explicou a atriz em entrevista para a coluna de Patrícia Kogut. A atriz ainda continuou: - Sempre tem algo para encaixar, uma coisa que que você não consegue explicar e que, com ajuda, fica mais clara para os dois. O legal é que a terapia de casal funciona melhor quando você está bem, quando não há conflito. Ela não deveria ser só um meio de apagar o fogo. Quando está tudo bem, é muito bacana e importante. Sinto que evoluímos bastante.