Будущий святитель родился в Дамаске. С юности он был благочестив и любил науки, особенно преуспел в философии — за это его и прозвали Премудрым. Но высшую мудрость он искал не в школах: пошёл по монастырям, к пустынножителям.

В Иерусалиме, в обители святого Феодосия, Софроний сблизился с иеромонахом Иоанном Мосхом, сделался ему духовным сыном и предал себя в послушание. Вдвоём они обходили монастыри и записывали жития и поучения подвижников; из этих записей потом сложилась знаменитая книга «Лимонарь», она же «Луг духовный»; высокую оценку ей дал Седьмой Вселенский Собор.

Спасаясь от персидских набегов, оба покинули Палестину — ушли в Антиохию, а оттуда в Египет. Там Софроний тяжело заболел и тогда же решил стать монахом: постриг принял от преподобного Иоанна Мосха. Выздоровев, они остались в Александрии, где их с любовью принял патриарх Иоанн Милостивый, и помогали ему в борьбе против монофелитов. В Александрии же у Софрония заболели глаза; он с верой обратился к святым бессребреникам Киру и Иоанну и получил исцеление в храме, посвящённом им, — а в благодарность написал житие святых целителей.

Когда Александрии стали угрожать варвары, патриарх Иоанн вместе с Софронием и Иоанном Мосхом отправился в Константинополь, но умер в дороге. Спутники с одиннадцатью монахами пошли в Рим; там скончался преподобный Иоанн Мосх, и Софроний перевёз тело друга в Иерусалим, похоронив в обители святого Феодосия.

Из персидского плена в 628 году вернулся Иерусалимский патриарх Захария. После его смерти два года кафедру занимал святой Модест, а по кончине Модеста патриархом избрали Софрония — он предстоятельствовал с 634 по 644 год. Конец его жизни пришёлся на двухлетнюю осаду Иерусалима: изнурённые голодом христиане согласились открыть ворота при условии, что святыни не тронут. Условие нарушили, и святитель умер в глубокой скорби об осквернении святынь.

Написанного им осталось много: сочинения по догматике, «Объяснение на Литургию», житие преподобной Марии Египетской, около девятисот пятидесяти тропарей, стихиры от Пасхи до Вознесения. Ещё иеромонахом он пересмотрел и исправил устав монастыря преподобного Саввы Освященного, а его трипеснцы на Святую Четыредесятницу поются и в нынешней Триоди. Святителей на иконах принято писать в архиерейском облачении, с Евангелием в руке и благословляющей десницей.