Native de Monterrey (capitale de l'État du Nuevo León), Sofía Arreola commence le cyclisme à quatorze ans, après avoir essayé différents sports auparavant comme le tir sportif ou la natation. Elle devient championne nationale un plus tard. Elle se distingue lors des championnats panaméricains juniors où elle décroche six médailles d'or. Elle a conquis pas moins de trente-deux titres nationaux. En 2009, lors des mondiaux juniors de Moscou, elle termine quatrième de la course aux points. Elle est alors invitée à passer la saison 2009-2010 au Centre mondial du cyclisme, à Aigle, en Suisse. Sa première saison en Élite est compliquée mais elle s'aguerrit dans différentes manches de Coupe du monde. Elle obtient, ainsi, la médaille d'argent de la course scratch des championnats panaméricains seniors. Ce qui la convainc de se consacrer exclusivement à la piste. En 2013, elle décroche deux remarquables médailles d'argent lors des Mondiaux de Minsk. Elle est maintenant à plein temps cycliste et étudiante. Diplômée de l'Université autonome du Nuevo León en sciences du sport, elle vit actuellement à Colorado Springs, dans l'État du Colorado, aux États-Unis.