История этой городской артерии начинается еще в самом начале XX века и не окончена по сей день. Софийской улице принадлежит статус самой длинной улицы Санкт-Петербурга после того, как в 2009 г. ее продлили до Колпинского шоссе. Это позволило ей растянуться на 18 км и отобрать лидерство у Бухарестской улицы.
В застройку магистрали вошли практически все окраинные на то время поселения, а также местные проселочные дороги, соединяющие различные промышленные объекты: кирпичные завод, овощной комбинат, платформы «Фарфоровская», «Сортировочная» и другие. Часть улицы прокладывалась по полям и огородам совхозов, появившихся после революции. С того времени осталось мало зданий. О поселке имени Шумяна напоминает полуразвалившийся дом недалеко от Фарфоровского путепровода, а пережившая войну школа относится к Фарфоровскому Посту.
Еще в начале XX века на территории Ново-Александровской слободы проходила дорога, также вошедшая в состав современной Софийской улицы. В этом месте магистраль проходит по границе старого Преображенского кладбища, которое сейчас несколько меньше, чем было раньше. На границе с промзоной «Обухово» Софийская прокладывалась уже в 60-е годы XX века. Существуют проекты по продолжению улицы до трассы М10.