Die Geschichte Sofias reicht Tausende von Jahren zurück. Durch die Jahrhunderte gab die Stadt vielen verschiedenen Völker Unterschlupf. Jede dieser ethnischen Gruppen hat ihre Spuren in der Stadt hinterlassen und ihr Kapitel zu ihrer reichhaltigen Geschichte hinzugefügt.
Spuren der ersten Stadt finden sich aber vor fast 3.000 Jahren. Der thrakische Stamm der Serden ließ sich im 7. Jhd. vor unserer Zeitrechnung in dieser Region nieder und gab der neuen Stadt den ersten urkundlich erwähnten Namen des heutigen Sofia-- Serdika. In Byzanz nannte man die Stadt Triaditsa, die Slawen nannten sie Sredets. Im 3. Jhd.v.Chr. endete die Herrschaft der Thraker mit der Eroberung durch römische Truppen.
Die Römer drückten denn nun auch Serdika ihre architektonischen Stempel auf und bauten starke Mauern um Serdika, das sie zur Hauptstadt der Provinz Inneres Thrakien machten. Sie wurde auch zu einer wichtigen Handelsstadt entlang der römischen Straße von Naisus, dem heutigen Nish in Jugoslawien, nach Konstantinopel. An vielen Stellen sind heute archäologischen Reste der Thraker und Römer in Sofia zu sehen. Die Tore und Türme der Stadtmauer von Serdika, öffentlichen Gebäude und Tausende von Jahre alte Straßen geben ein Bild dieser Zeit wieder.
Ein großer Teil der Altstadt von Serdika befindet sich heute unter wichtigen modernen Gebäuden. Das alte Rathaus liegt heute unter dem Hotel Sheraton, unten dem Nationalen Historische Museum liegen Reste eine Basilika. Wichtig in jeder römischen Stadt waren die Thermen, deren Reste man zusammen mit einem römischen Wohnhaus mit gut erhaltenen Mosaiken unter dem Hotel Rila besichtigen kann.
Das römische Reich zerfiel, nach der Invasion der Hunnen im Jahr 441 wurde die Stadt von Byzanz wieder auf gebaut. Für die Slawen spielte Sredets eine Schlüsselrolle im ersten bulgarischen Reich, bis Byzanz im Jahr 1018 Triaditsa wieder zurückeroberte.
Am Ende des 12. Jhd. gründete sich der zweite Staat der Bulgaren zurück, Sredets wurde zu einem bedeutenden Handelszentrum. Den heutigen Namen erhielt die Stadt im 14. Jhd. nach der Basilika der Heiligen Sofia benannt, was auf Griechisch Weisheit bedeutet.
Mit der Eroberung durch die Türken im Jahr 1382 hörte Bulgarien auf zu existieren, Sofia wurde zur Provinzhauptstadt. Mit der Gründung des Dritten bulgarischen Reiches im Jahr 1879 wurde Sofia einmal mehr Hauptstadt Bulgariens. Schnell wandelte sich das Bild der Stadt von einer orientalischen zu einer europäischen Metropole.
Heute sind aus der Blütezeit Bulgariens zwischen Staatsgründung und erstem Weltkrieg viele Straßen, Gebäude und Parks erhalten, ganze städtebauliche Ensembles bewahren den architektonischen Stil um den Jahrhundertwechsel. Zwischen 1879 und 1939 wuchs die Bevölkerung von Sofia von 20.000 bis 300.000 Einwohner an, heute leben rund 1.500.000 Menschen in der Stadt.