H Sonya γεννήθηκε στη Μόσχα το 1850. Η οικογένειά της ανήκε στην ανώτερη τάξη. Ο πατέρας της ήταν στρατηγός του πυροβολικού και η γερμανικής καταγωγής μητέρα της πολύ μορφωμένη.
Ο παππούς της από την πλευρά της μητέρας της υπήρξε διάσημος μαθηματικός και αστρονόμος. Το 1868, η οικογένεια μετακόμισε στην Α. Πετρούπολη και ο πατέρας της επέτρεψε να σπουδάσει αναλυτική γεωμετρία και λογισμό με τον Strannoliubsky. Ήταν αντίθετος όμως με την προοπτική να ακολουθήσει η Sonya καριέρα μαθηματικού. Το Πανεπιστήμιο της Πετρούπολης δε δέχονταν φοιτήτριες και δεν ήταν κοινωνικά αποδεκτό να σπουδάζει μια κοπέλα μόνη της στο εξωτερικό.
Η αποφασισμένη να σπουδάσει μαθηματικά Sonya δεν είχε άλλη επιλογή από το να κάνει ότι συνήθιζαν πολλές νέες της ανώτερης τάξης εκείνη την εποχή. Παντρεύτηκε τον Vladimir Kovalevski και το 1869, έφυγαν πρώτα για τη Χαϊδελβέργη και μετά για το Βερολίνο. Εκεί δεν έγινε δεκτή στο Πανεπιστήμιο αλλά εντυπωσίασε τόσο πολύ το σπουδαίο μαθηματικό Weierstrass, πατέρα της μαθηματικής ανάλυσης, που της έκανε επί τέσσερα χρόνια δωρεάν ιδιωτικά μαθήματα. Έτσι η Sonya συμπλήρωσε τις σπουδές της και την Άνοιξη του 1874 είχε ολοκληρώσει τρεις εργασίεs.
Μετά από επίπονες προσπάθειες του Waierstrass, η Kovalevski πήρε το διδακτορικό της από το Πανεπιστήμιο του Gottingen το 1875.
Η ακαδημαϊκή κοινότητα όμως εξακολουθούσε να μη δέχεται την Kovalevski, κυρίως λόγω του φύλου της. Η μόνη θέση στην οποία έγινε δεκτή ήταν αυτή της δασκάλας της αριθμητικής σε δημοτικό σχολείο θηλέων στη Ρωσία. Πικραμένη, εγκατέλειψε για αρκετά χρόνια την έρευνα στα μαθηματικά. Άρχισε να αρθρογραφεί σε εφημερίδες, να γράφει ποίηση, κριτικές και ένα μικρό μυθιστόρημα. Τα γραπτά της, όπου κυριαρχεί το ζήτημα των δικαιωμάτων των γυναικών, απηχούσαν τις ριζοσπαστικές της ιδέες.
Το 1878, απέκτησε μια κόρη και άρχισε σταδιακά να πείθεται από τον Waierstrass να επιστρέψει στη μαθηματική έρευνα. Εργάστηκε για λίγο στο Βερολίνο και μετά στο Παρίσι. Το 1883, ο σύζυγός της αυτοκτόνησε μετά από αποτυχία των επιχειρήσεών του. Την ίδια χρονιά έγινε επιτέλους δεκτή να διδάξει διαφορικές εξισώσεις στο Πανεπιστήμιο της Στοκχόλμης όπου σε λίγο διορίστηκε τακτική καθηγήτρια. Πέθανε το 1891 στη Στοκχόλμη μετά από γρίππη που εξελίχθηκε σε πνευμονία.
Η ακαδημαϊκή κοινότητα όμως εξακολουθούσε να μη δέχεται την Kovalevski, κυρίως λόγω του φύλου της. Η μόνη θέση στην οποία έγινε δεκτή ήταν αυτή της δασκάλας της αριθμητικής σε δημοτικό σχολείο θηλέων στη Ρωσία. Πικραμένη, εγκατέλειψε για αρκετά χρόνια την έρευνα στα μαθηματικά. Άρχισε να αρθρογραφεί σε εφημερίδες, να γράφει ποίηση, κριτικές και ένα μικρό μυθιστόρημα. Τα γραπτά της, όπου κυριαρχεί το ζήτημα των δικαιωμάτων των γυναικών, απηχούσαν τις ριζοσπαστικές της ιδέες.
Το 1878, απέκτησε μια κόρη και άρχισε σταδιακά να πείθεται από τον Waierstrass να επιστρέψει στη μαθηματική έρευνα. Εργάστηκε για λίγο στο Βερολίνο και μετά στο Παρίσι. Το 1883, ο σύζυγός της αυτοκτόνησε μετά από αποτυχία των επιχειρήσεών του. Την ίδια χρονιά έγινε επιτέλους δεκτή να διδάξει διαφορικές εξισώσεις στο Πανεπιστήμιο της Στοκχόλμης όπου σε λίγο διορίστηκε τακτική καθηγήτρια. Πέθανε το 1891 στη Στοκχόλμη μετά από γρίππη που εξελίχθηκε σε πνευμονία.