Sonja Henie startet i Oslo Skøiteklubb som seksåring. Hun viste tidlig talent, og ble drevet frem av sin ambisiøse far, Wilhelm Henie, som tok henne ut av skolen i fjerde klasse. Faren ønsket at hun skulle satse fullt og helt på kunstløp.

Allerede som tolvåring, i 1924, vant Henie det første av fem Norgesmesterskap på rad. To år etter kom hun på annen plass i Verdensmesterskapet i Stockholm. Fra 1927-1936 vant hun tre olympiske gullmedaljer, seks Europamesterskap og ti strake Verdensmesterskap.

I 1936 undertegnet Henie en turnékontrakt med den amerikanske manageren Arthur M. Wirtz. Tidlig på høsten samme år reiste Henie og familien til Amerika, der hun ga en rekke oppvisninger på isen. Familien dro siden til Hollywood, der Sonja Henie undertegnet en 5-års kontrakt med filmselskapet 20th Century Fox, etter harde forhandlinger med direktør Darryl Zanuck.

Henie fikk kontraktfestet én filmrolle i året, og tillatelse til å kjøre sitt eget isshow når hun ikke var opptatt med filminnspilling. Sonja Henies første film, Isens Dronning (One In A Million, 1936), ble en formidabel suksess. Innen 1940 var hun en av Hollywoods best betalte skuespillere, ved siden av Clark Gable og barnestjernen Shirley Temple.

Henie fikk utbetalt 125.000 dollar – omtrent 4 millioner dollar i dagens dollarverdi – for hver hovedrolle, og med sine inntekter fra film og isshow, var hun snart en av USAs rikeste kvinner. Hun ble kjent for sin glamorøse livsstil og et ytre som glitret: Hun var stadig å se med gull, diamanter, perler og flotte pelser. Mellom 1936 og 1948 spilte hun inn ni filmer.

Parallelt med Hollywood-karrieren hadde Sonja Henie suksess som stjerne i påkostede isshow på kjente arenaer. Utover 40-tallet satset hun for fullt på disse oppvisningene og hun feiret nye suksesser både i USA og Europa. I 1953 besøkte Sonja Henie hjemlandet, hvor hun blant annet opptrådte på Jordal Amfi med sitt eget isshow. Forestillingene ble triumf både kunstnerisk og økonomisk. Gjennom 33 forestillinger hadde 360.000 personer fra hele Norge sett showet.

I 1955 møtte Sonja Henie skipsreder og kunstsamler Niels Onstad. De giftet seg året etter, og i tiden som kom ble oppbygningen av kunstsamlingen en altoppslukende interesse for dem begge to. Samtidig trappet Henie ned sin karriere som kunstløper og filmskuespiller.

Sonja Henie døde av leukemi året etter innvielsen av Henie Onstad-senteret, 57 år gammel. Henie donerte alle sine premier og sitt private dokumentasjonsarkiv med fotografier og filmer til Henie Onstad. Den omfattende premiesamlingen, som består av nærmere 600 enkeltgjenstander, er viet et eget utstillingsrom på Henie Onstad.