po uzyskaniu akceptacji Senatu, rozpoczęła pracę na tym stanowisku w 1992. W 1997, decyzją prezydenta Billa Clintona, została awansowana na sędziego Sądu Apelacyjnego dla Drugiego Okręgu (z siedzibą w Nowym Jorku). Równocześnie wykładała w szkołach prawa Uniwersytetu Nowojorskiego i Uniwersytetu Columbia. W maju 2009 prezydent Barack Obama ogłosił, iż Sotomayor będzie jego kandydatką na stanowisko sędziego Sądu Najwyższego Stanów Zjednoczonych, co miało związek z przejściem na emeryturę sędziego Davida Soutera. Na początku sierpnia 2009 nominację tę zatwierdził Senat, a 8 sierpnia została zaprzysiężona. Według statystyk głosowań sędziów w poszczególnych sprawach w czasie pierwszego roku swej pracy sytuuje się wśród trójki najbardziej liberalnych światopoglądowo spośród dziewięciorga sędziów, obok Ruth Bader Ginsburg i Stephena Breyera.