Sodan jälkeisessä Pariisin rauhankonferenssissa Sonnino oli Italian edustajana yhdessä pääministeri Vittorio Orlandon kanssa. He joutuivat pettymään, sillä Italia ei saanut kaikkia ympärysvaltojen sille sodan aikana lupaamia alueita. Varsinkin Yhdysvaltain presidentti Woodrow Wilsonin tavoitteet kansallisesta itsemääräämisoikeudesta sotkivat italialaisten suunnitelmat. Erityisesti Sonnino kiisteli Wilsonin kanssa Fiumen kaupungin kohtalosta ja uuden Jugoslavian valtion muodostamisesta Italian naapuriksi. Wilsonin vedottua julkisesti italialaisiin oman kantansa puolesta Sonnino oli valmis harkitsemaan joistain vaatimuksista joustamista, mutta pääministeri Orlando pysyi taipumattomana varsinkin Fiumen suhteen ja päätti vetää Italian valtuuskunnan pois rauhanneuvotteluista kahden viikon ajaksi huhtikuun 1919 lopussa. Italialaisten pettymys rauhanehtoihin johti Orlandon hallituksen kaatumiseen kesäkuussa 1919, minkä jälkeen Sonnino vetäytyi politiikasta. Hän jätti saman vuoden vaaleissa edustajakamarin, mutta hänet nimitettiin vielä vuonna 1920 senaattoriksi.