W styczniu 2010 zaczęła spotykać się ze szwedzkim księciem Karolem Filipem, synem króla Karola XVI Gustawa i królowej Sylwii. Ich relację oficjalnie potwierdził Pałac Królewski 30 lipca. 24 września para poinformowała o wspólnym zamieszkaniu. 27 czerwca 2014 książę ogłosił zaręczyny z Hellqvist. Do oświadczyn doszło w ich mieszkaniu. mały|Zofia z mężem w dniu ślubu (2015) 13 czerwca 2015 roku w kaplicy Pałacu Królewskiego w Sztokholmie odbył się ślub pary. Hellqvist otrzymała tytuły Jej Królewskiej Wysokości księżnej Szwecji i księżnej Värmlandu. Małżonkowie spędzili miesiąc miodowy na Fidżi.
Potomstwo 15 października 2015 roku ogłoszono, że para książęca spodziewa się swojego pierwszego dziecka. 19 kwietnia 2016 roku urodził się pierwszy syn księcia Karola Filipa, który otrzymał imiona Aleksander Eryk Hubert Bertil (szw. Alexander Erik Hubertus Bertil) oraz tytuł księcia Sudermanii.
23 marca 2017 roku ogłoszono, że żona Zofia jest w kolejnej ciąży. 31 sierpnia 2017 roku urodziła drugiego chłopca, który otrzymał imiona Gabriel Karol Walter (szw. Gabriel Carl Walther) i tytuł księcia Dalarny.