W 1890 na łamach „Journal de Crelle” opublikowała artykuł pt. Zur Theorie der Partiellen Differentialgleichung, w którym opisała twierdzenie dotyczące liniowych układów równań różniczkowych cząstkowych, które spełniają określone warunki oraz istnienia ich analitycznych rozwiązań. Równanie to jest zostało później nazwane . Artykuł na temat tego twierdzenia opublikowała jako frau Sophie von Kovalevski.
Była członkinią Cesarskiej Akademii Nauk.
Za życia zajmowała się również literaturą. Napisała autobiografię Wspomnienia z dzieciństwa oraz dwie nowele. Zajmowała się również tłumaczeniem. Na język rosyjski przetłumaczyła większość dzieł Charlesa Darwina.
Przyjaźniła się z Anną Mittag-Lefferową, siostrą Magnusa Gösty. Po śmierci Sofji Anna napisała jej biografię. Przyjaciółmi Kowalewskiej byli również: Charles Hermite, Charles-Émile Picard, Henri Poincaré, Pafnutij Czebyszew, Fiodor Dostojewski, Thomas Henry Huxley, Charles Darwin, Robert Bunsen, George Eliot, Fridtjof Nansen, Alfred Nobel, Julia Lermontowa, Herbert Spencer, Hermann von Helmholtz, Henrik Ibsen, Dmitrij Mendelejew, Gustav Kirchhoff.