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.
In den Jahren von 2021 bis 2023 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.
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