1936 yılında İstanbul'da doğdu. Babası, Selânik göçmeni bir aileden gelen Ali Mithat Yenen, annesi Alman bir hanım olan Anneliesse Rup'tur (evlendikten sonra Aliye adını aldı).[5] Sevgi Soysal, ailenin altı çocuğundan üçüncüsü idi. Ağabeyi Kaya Yenen, ablası Gönül Öney ve kardeşleri Duygu Aykal, İzzet Yenen ve Mine Kazmaoğlu'dur. 1935'e babası Stuttgart Teknik Üniversitesi Mimarî ve Şehircilik Bölümü'nden mezun olduktan sonra ailesi Türkiye'ye yerleşmişti. Çocukluğu Ankara’da Selanik Caddesi ile Yenişehir semtinde geçti.[5] İki yaşından itibaren yaşamaya başladığı Ankara ve annesinin Alman kimliği onun yazarlık serüveni üzerinde çok büyük etkiler bıraktı.

Liseyi Ankara Kız Lisesinde okudu. Lisans eğitimini Ankara Üniversitesi Dil ve Tarih-Coğrafya Fakültesi (DTCF) Arkeoloji bölümünde okumaya başladı ve DTCF'den mezun olmadan önce burada tanıştığı Özdemir Nutku ile evlendi. Soysal'ın Özdemir Nutku ile evliliğinden Korkut isimli bir oğlu oldu.

İkinci evliliğini Başar Sabuncu ile; üçüncü ve son evliliğini Anayasa profesörü Mümtaz Soysal ile yaptı. Mümtaz Soysal ile evliliğinden Defne ve Funda isimlerinde iki kızı oldu.

1975 yılında meme kanseri tanısı kondu. 22 Kasım 1976'da hayatını kaybetti.