В 1924 году окончила театральное училище при Малом театре, в труппе которого состояла с уже 1920 года, выступала в спектаклях вместе с О.Садовской, М.Ермоловой.
Острохарактерная актриса, воплощала как комедийные, так и драм, образы, отмеченные внешней выразительностью, яркостью речевой характеристики, озорством и лукавством.
В зрелые годы мягкая, «домашняя» манера игры Фадеевой неизменно создавала на сцене тёплую, уютную атмосферу.
Более шестидесяти лет Софья Николаевна Фадеева играла на сцене Малого театра.
Через всю творческую жизнь актрисы прошел спектакль «Горе от ума» А.Грибоедова, она последовательно сыграла Софью (1929), Лизу (1938), Хлестову (1962) и Графиню-бабушку (1973).
Софья Николаевна ушла из жизни 20 октября 1989 года в Москве. Похоронена актриса на Ваганьковском кладбище.