zgodził się potwierdzić swoje ojcostwo dopiero w 1955, kiedy Loren zapłaciła mu za to 1 mln lirów. Po bombardowaniach portu i fabryki amunicji w Pozzuoli (gdzie pracował dziadek Sofii oraz jej wujowie) przez siły alianckie wiosną 1943 przeniosła się z rodziną do dalszych krewnych – państwa Mattia – do Neapolu, gdzie pozostała do zakończenia wojny. Wskutek słabych warunków sanitarnych i realiów wojennych w tym okresie chorowała na świerzb. Po jakimś czasie wróciła z rodziną do Pozzuoli, gdzie została kelnerką w rodzinnym barze „Club Villani”, który był odwiedzany przez stacjonujących w okolicy amerykańskich żołnierzy.
Sofia była małomównym, nieśmiałym i refleksyjnym dzieckiem. W okresie szkolnym była wyśmiewana z powodu swojej szczupłej sylwetki i bycia nieślubnym dzieckiem. Przez jakiś czas uczyła się od matki gry na fortepianie. Jako nastolatka zainteresowała się hollywoodzkimi filmami i często chodziła do kina, a jej idolami byli m.in. Hurd Hatfield.