Hun var sjette barn og tredje datter av hertug Frederik Christian August av Slesvig-Holsten-Sønderborg-Augustenborg og Adelheid av Hohenlohe-Langenburg. I 1889 giftet hun seg med prins Friedrich Leopold av Preussen (1865–1931). Paret slo seg ned på Jagdschloss Glienicke ved Berlin. I 1918 flyttet de til Lugano, og da ektemannen døde i 1931, flyttet Louise Sophie tilbake til Glienicke. I 1951 flyttet hun videre til Bad Nauheim, hvor hun døde den 28. april 1952 i en alder av 86 år.