Η Σοφία Μπέμπου, όπως ήταν το πραγματικό της όνομα, γεννήθηκε στις 10 Φεβρουαρίου του 1910 στην Καλλίπολη της Ανατολικής Θράκης. Μετά τη Μικρασιατική καταστροφή, η οικογένειά της εγκαταστάθηκε στην Τσαριτσάνη του νομού Λάρισας και κατόπιν στο Βόλο, όπου οι γονείς της εργάστηκαν ως καπνεργάτες.

Ξεκίνησε την καλλιτεχνική της πορεία τυχαία το 1930, τραγουδώντας σ' ένα ζαχαροπλαστείο της Θεσσαλονίκης για να συνεισφέρει οικονομικά στο σπίτι της. Τρία χρόνια αργότερα κατέβηκε στην Αθήνα, όπου προσελήφθη από τον θεατρικό επιχειρηματία Φώτη Σαμαρτζή στο «Κεντρικόν», προκειμένου να συμμετάσχει στην επιθεώρηση «Παπαγάλος 1933». Την ίδια περίοδο υπέγραψε και το πρώτο της συμβόλαιο στη δισκογραφική εταιρία Columbia, ερμηνεύοντας ερωτικά τραγούδια της εποχής και λόγω της ιδιαίτερης μπάσας φωνής της η καταξίωση δεν άργησε να έρθει.

Με την κήρυξη του πολέμου το 1940 ανέλαβε την εμψύχωση των ελλήνων στρατιωτών στο μέτωπο με πατριωτικά και σατυρικά τραγούδια, ενώ πρωταγωνίστησε σε επιθεωρήσεις που προσάρμοζαν το θέμα τους στην πολεμική επικαιρότητα. Όταν τα ναζιστικά στρατεύματα εισήλθαν στην Αθήνα φυγαδεύτηκε στη Μέση Ανατολή, όπου συνέχιζε να τραγουδά για τα εκεί ελληνικά και συμμαχικά στρατεύματα. Έγινε σύμβολο του έθνους, ταύτισε το όνομά της με το αλβανικό έπος και χαρακτηρίστηκε «Τραγουδίστρια της Νίκης».

Το 1949 απέκτησε δική της θεατρική στέγη στο Μεταξουργείο. Σε μια εποχή που θέατρα έκλειναν και μετατρέπονταν σε κινηματογράφους, η Βέμπο επανέφερε την επιθεώρηση, ανεβάζοντας έργα που διατήρησαν ζωντανή την παράδοση της λαϊκής σάτιρας και καθιέρωσαν τους μεγάλους κωμικούς μας. Ταυτόχρονα, έβαλε τα θεμέλια μιας καινούριας εποχής για το ελληνικό τραγούδι, λανσάροντας το «αρχοντορεμπέτικο».

Όλα αυτά τα χρόνια, η Σοφία Βέμπο διατηρούσε δεσμό με τον συγγραφέα και στιχουργό Μίμη Τραϊφόρο, με τον οποίο παντρεύτηκε τελικά το 1957.

Το 1959 πρωταγωνιστεί στην κινηματογραφική ταινία «Στουρνάρα 288», όπου υποδύεται μια διάσημη τραγουδίστρια που ξεχάστηκε από τους θαυμαστές της κι εργαζόταν ως καθηγήτρια πιάνου. Είχε προηγηθεί η συμμετοχή της το 1955 στην κλασσική «Στέλλα» και το 1938 στην «Προσφυγοπούλα», όπου είχε κάνει και το ντεμπούτο της στη μεγάλη οθόνη.

Στα μέσα της δεκαετίας του '60 άρχισε να αραιώνει τις θεατρικές εμφανίσεις της και στις αρχές της επόμενης δεκαετίας αποσύρθηκε οριστικά. Την περίοδο 1967-1974 συμμετείχε στον αντιδικτατορικό αγώνα. Τη βραδιά του «Πολυτεχνείου» άνοιξε το σπίτι της κι έκρυψε φοιτητές, τους οποίους αρνήθηκε να παραδώσει όταν η ασφάλεια χτύπησε την πόρτα της.

Πέθανε στις 11 Μαρτίου του 1978 και η κηδεία της μετατρέπεται σ' ένα πάνδημο συλλαλητήριο.