София Ротару родилась 7 августа 1947 года в селе Маршинцы Черновицкой области Украины в простой семье. Будущая певица была вторым по старшинству ребенком из шести. У семьи Ротару молдавские корни, и дома говорили и по-русски, и по-молдавски. Взросление в мультикультурной среде повлияло впоследствии на ее творчество. Ротару исполняет песни на русском, украинском, молдавском, болгарском, немецком и других языках.
Первая известность к певице пришла в 60-х годах прошлого века, а настоящую всесоюзную славу ей принесла песня «Червона рута». В 70-е Ротару стала настоящей суперзвездой советской эстрады, ее считали главной соперницей Аллы Пугачевой.
С распадом Советского Союза популярность Ротару не угасла. На рубеже тысячелетий она активно работала, записывала песни с популярными на тот момент молодыми исполнителями (например, с группой «Иванушки International»). На родной Украине ее даже назвали лучшей певицей XXI века.
В свои 70 с лишнем лет Ротару продолжала выходить на сцену, несмотря на проблемы со здоровьем. Еще в молодости у нее был диагностирован туберкулез легких. В 2018 году у Ротару случился гипертонический криз прямо во время концерта. Она потеряла сознание, а очнувшись, не понимала, где находится и не узнавала знакомых. После выступления в Германии в 2021-м поклонники заподозрили, что у певицы развивается болезнь Паркинсона — у нее очень сильно тряслись руки. Однако концертный директор артистки тогда заявил, что это обычный тремор от волнения, который у Ротару был всегда, а с годами просто стал ярко выраженным.
После начала российской спецоперации на Украине сообщалось, что певица уехала в Италию. Но спустя некоторое время на вернулась на родину. В августе 2022 года София Ротару отметила свое 75-летие — в родном селе Маршинцы без пафоса и пышных торжеств.