Erste Erfahrungen bei internationalen Meisterschaften sammelte Sofia Thøgersen im Jahr 2021, als sie bei den U20-Europameisterschaften in Tallinn in 9:16,43 min die Silbermedaille im 3000-Meter-Lauf gewann. Im Jahr darauf siegte sie in 9:20,56 min im 3000-Meter-Lauf bei den U18-Europameisterschaften in Jerusalem und sicherte sich in 6:29,68 min die Bronzemedaille über 2000 m Hindernis. Im Dezember gelangte sie bei den Crosslauf-Europameisterschaften in Turin nach 13:57 min auf den 25. Platz im U20-Rennen. 2023 wurde sie bei der 2. Liga der Team-Europameisterschaft im Rahmen der Europaspiele in Chorzów in 4:11,08 min Fünfte über 1500 Meter. Im August gewann sie bei den U20-Europameisterschaften in Jerusalem in 4:17,08 min die Silbermedaille über 1500 Meter und sicherte sich in 15:53,08 min die Bronzemedaille im 5000-Meter-Lauf. Kurz darauf schied sie bei den Weltmeisterschaften in Budapest mit neuem Landesrekord von 4:05,35 min in der ersten Runde über 1500 Meter aus und löste damit Heidi Jensen als Rekordhalterin ab. Im Dezember gewann sie bei den Crosslauf-Europameisterschaften in Brüssel in 18:38 min die Silbermedaille im U20-Rennen. Im Jahr darauf schied sie bei den Hallenweltmeisterschaften in Glasgow mit 4:16,06 min im Vorlauf aus. Zuvor stellte sie noch zu Ratifikation ausstehende U20-Europarekorde über die Meile und 3000 Meter auf. Im August belegte sie bei den U20-Weltmeisterschaften in Lima in 8:59,85 min den fünften Platz über 3000 Meter.
In den Jahren von 2021 bis 2024 wurde Thøgersen dänische Meisterin im 1500-Meter-Lauf und 2022 und 2023 wurde sie Hallenmeisterin über 1500 und 3000 Meter. Zudem wurde sie 2024 Hallenmeisterin über 800 Meter.
- 800 Meter: 2:03,23 min, 8. September 2023 in Trier (dänischer U20-Rekord)
- 800 Meter (Halle): 2:06,55 min, 11. Februar 2024 in Bærum (dänischer U20-Rekord)
- 1500 Meter: 4:05,34 min, 19. August 2023 in Budapest (dänischer Rekord)
- 1500 Meter (Halle): 4:12,95 min, 30. Januar 2024 in Ostrava (dänischer U20-Rekord)
- Meile (Halle): 4:29,31 min, 30. Januar 2024 in Ostrava (dänischer Rekord)
- 2000 Meter: 6:27,72 min, 30. Juni 2019 in Göteborg
- 3000 Meter: 8:53,39 min, 7. Juni 2023 in Kopenhagen
- 3000 Meter (Halle): 8:50,26 min, 3. Februar 2024 in Metz (dänischer Rekord)
- 5000 Meter: 15:44,29 min, 20. Mai 2023 in Karlsruhe (dänischer U20-Rekord)
- 2000 m Hindernis: 6:24,51 min, 11. September 2021 in Hvidovre (dänischer U18-Rekord)
- 3000 m Hindernis: 10:02,69 min, 28. Mai 2023 in Kopenhagen