Nella primavera di quell'anno l'imperatrice Elisabetta si trovava in vacanza a Merano. Aveva già fatto la spola tra il Tirolo Meridionale, Vienna e Budapest, per organizzare il fidanzamento di suo fratello minore Massimiliano Emanuele che si era infatuato della principessa Amalia di Sassonia-Coburgo-Kohary, figlia di Augusto di Sassonia-Coburgo-Kohary e di Clementina d'Orléans. Poiché la fanciulla era promessa al principe Leopoldo di Baviera, l'imperatrice prontamente fece annullare il fidanzamento per permettere al fratello di sposare la ragazza; il principe Leopoldo invece si fidanzò con la figlia di Sisi, Gisela.
Durante tutti questi movimenti, a Vienna, l'arciduchessa Sofia si era gravemente ammalata e dal 10 maggio era stata condotta ai suoi appartamenti a Schönbrunn dove poteva godere di un clima più mite, di un'aria più salubre a contatto con la natura del vaso parco circostante.
L'"unico uomo a Corte", questo il soprannome che veniva dato alla donna, era stata sempre molto amata dai viennesi e dalla famiglia; una donna assai conservatrice, legata all'etichetta e al rispetto delle regole, che ebbe lungamente a scontrarsi con la nuora ma alla quale volle sempre teneramente bene.
Dopo aver assistito ad una rappresentazione teatrale presso il teatro di Corte, Sofia volle prendere una boccata d'aria sul balcone del suo appartamento presso l'ala detta "Bellaria" dell' Hofburg . Qui purtroppo ella si addormentò e si prese la polmonite. Sin da subito si temette il peggio per l'aggravarsi della situazione.
L'imperatrice Elisabetta fu immediatamente richiamata a Vienna e non si sottrasse dai suoi doveri di imperatrice, ma soprattutto di nuora e nipote. Per quanto ci fossero stati diversi alterchi fra le due, com'è normale che fosse tra suocera e nuora, Elisabetta ritornò a Vienna, anche perché non voleva che la Corte chiacchierasse. Rimase al capezzale di Sofia sino agli ultimi istanti.
Francesco Giuseppe aveva fatto spargere la paglia sulle strade della città affinché sua madre Sofia non venisse disturbata dal frastuono delle vetture.
Il 26 maggio, dopo aver trascorso tutto il giorno presso la suocera morente, Sisi si ritirò nel suo appartamento all'Hofburg ma venne richiamata lestamente a Schönbrunn poiché si temeva il peggio; l'imperatrice si precipitò al castello temendo che la zia morisse senza di lei. Confesserà alla sua dama di compagnia, Marie Festetics: "Se Sua Altezza muore prima del mio arrivo, si dirà che è stato per colpa mia e che l'ho fatto apposta."
Ma Sofia non morì, per quanto fosse quasi del tutto incosciente.
La mattina successiva vi fu una grande colazione alla quale partecipò tutta la famiglia imperiale presente a palazzo; solo Sisi non vi prese parte preferendo rimanere vicino alla suocera, digiunando addirittura più di 10 ore.
Dopo tredici ore di agonia, alle tre e un quarto, la mattina dopo, l'arciduchessa Sofia spirò. Grande fu il cordoglio generale e la vicinanza dei viennesi all'imperatore che aveva perso per sempre la sua più fidata consigliera, figura sempre presente al suo fianco nel bene e nel male.
Verrà sepolta, come tutti gli Asburgo, nella Cripta dei Cappuccini.