La soprano Sonya Yoncheva est née le 25 décembre 1981 à Plovdiv en Bulgarie. Elle étudie le piano et le chant au sein d’une chorale avant de découvrir l’art lyrique et de débuter des cours dans sa ville natale. Elle intègre ensuite un master de chant classique au Conservatoire de musique de Genève. Son don est très vite repéré, la reconnaissance arrivant dès 2000 dans son pays où elle remporte plusieurs concours de chant. Elle débute sa carrière à Genève où elle incarne Isabelle dans L’inganno felice de Rossini en 2005, ainsi que le Coq et la Chouette dans Le Petite renarde rusée de Janacek et Junon dans Le retour d’Ulysse en sa patrie de Monteverdi en 2006.

En 2007, Sonya Yoncheva prend le rôle de Norina dans Don Pasquale de Donizetti au Théâtre de Caen avant de réaliser son premier coup d’éclat en remportant le Prix spécial des Amis du Festival d'Aix-en-Provence pour son interprétation de Fiordiligi dans Cosi fan tutte de Mozart. Cette même année, elle rencontre le chef d'orchestre William Christie dont elle intégre Le Jardin des Voix. Cet ensemble lui ouvre les portes de nombreuses institutions prestigieuses et l'initie au répertoire baroque. En 2008, elle fait ainsi ses premiers pas à la Monnaie avec les rôles de Phani et Zima des Indes Galantes de Rameau en plus du Festival de Glyndebourne où elle interprète Fortuna dans Le Couronnement de Poppée de Monteverdi. En 2010, elle est propulsée sur le devant de la scène en remportant le Premier Prix du Concours Operalia de Placido Domingo.

En 2011, Sonya Yoncheva explore l’œuvre de Haendel en prenant le rôle de Cléopâtre dans Jules César à Reims et Versailles, ainsi que celui de Poppée dans Agrippina à Dijon et Lille. Elle fait ensuite ses grands débuts à Paris, d’abord à l’Opéra Comique en 2012 en Leila dans Les Pêcheurs de perles de Bizet, puis à l’Opéra de Paris en 2013 dans le rôle-titre de Lucia di Lammermoor de Donizetti aux côtés de Michael Fabiano. Cette année-là, d’autres grandes scènes mondiales lui ouvrent leurs portes : Covent Garden où elle est Musetta dans La Bohème de Puccini, l’Opéra d’Etat de Berlin où elle est Violetta dans La Traviata de Verdi ainsi que le Metropolitan de New York et les Arènes de Vérone où elle est Gilda dans Rigoletto de Verdi également. À côté de cela, elle continue de se produire sur des scènes plus modestes comme l’Opéra Grand Avignon où elle endosse le rôle-titre féminin de Roméo et Juliette de Gounod, dont elle prend le rôle de Marguerite dans Faust à Covent Garden et à l’Opéra d’Etat de Vienne l’année suivante.

Après avoir interprété la Traviata dans les plus grandes maisons d'opéra du monde, Sonya Yoncheva interrompt sa carrière le temps de sa maternité (elle partage sa vie avec le chef Domingo Hindoyan). Elle effectue un retour triomphal fin 2014 en remplaçant Kristine Opolais dans le rôle de Mimi dans La Bohème au Met. La même année, elle décroche également le rôle de Donna Anna dans Don Giovanni de Mozart à l’Opéra allemand de Berlin et Fiordiligi dans Cosi fan tutte à l'Opéra de Bavière, avant de chanter Donna Elvira en 2016 à Monte-Carlo. Elle interprète également le rôle-titre d’Alcina de Haendel, ainsi que Desdémone dans Otello au Met et  Micaëla dans Carmen de Bizet à Covent Garden. Toujours en 2016, elle chante le rôle-titre de Iolanta de Tchaïkovski à l’Opéra de Paris. Elle chante ensuite les rôles-titres de Thaïs de Massenet à Salzbourg et de Norma de Bellini au ROH, y effectuant sa prise de rôle en remplacement de celle de Netrebko. L'Opéra de Berlin la reçoit également en tant que Tatiana dans Eugène et Onéguine de Tchaïkovski. En 2017, elle est Elisabeth dans Don Carlos de Verdi à Bastille face à Kaufmann. Elle prend ensuite le rôle-titre de Tosca pour son retour au Met et celui de Stephania dans Siberia au Festival de Montpellier. Elle crée l’événement en 2018 dans Luisa Miller de Verdi au Met, puis en Imogene dans Le pirate de Bellini à La Scala. Elle effectue également une prise remarquée du rôle de Médée de Cherubini à Berlin. En 2019, elle reprend le rôle de Desdemona dans Otello de Verdi à Baden-Baden, mais est contrainte d'annuler sa prise du rôle d'Elsa dans Lohengrin à l'Opéra d'Etat de Berlin en 2020, qui devait marquer ses débuts dans le répertoire wagnérien.

Sonya Yoncheva débutera aux Arène de Vérone avec sa prise du rôle-titre d'Aida en juin 2021 avant d'y chanter la Traviata en août. Entre temps, elle retrouvera Siberia pour ses débuts à Florence en juillet. En 2021/2022, elle sera à nouveau Tosca pour ses débuts à l'Opéra de Zurich en octobre, avant de chanter Mimi dans La Bohème à l'Opéra d'Etat de Berlin en décembre. Elle retournera au Met dans Don Carlos en janvier 2022 puis prendra le rôle-titre d'Anna Bolena en concert au TCE à Paris. Elle retrouvera le Théâtre royal de Madrid avec Siberia en mai, puis prendra le rôle-titre de la Gioconda en juin à La Scala, avant de retrouver Norma en juillet pour ses débuts au Liceu de Barcelone. En 2022/2023, elle chantera la Princesse Romazoff dans Fedora de Giordano à La Scala.