Родилась в городе Рыльске Курской губернии. С 1925 г. жила в Москве, в 1930 г. окончила юридический факультет МГУ и с тех пор работала как профессиональный юрист. В 1943-1976 годах — адвокат Московской коллегии адвокатов. Каллистратова вела уголовные и политические дела, защищала самиздатчиков, отказников, крымских татар, в частности, по статьям 190-1 УК РСФСР (распространение заведомо ложных сведений, порочащих советский государственный и общественный строй) и 70 (антисоветская агитация и пропаганда). Каллистратова сотрудничала в Московском Комитете прав человека в СССР. Совместно с другими участниками вела «Хронику текущих событий». Кроме того она писала письма в поддержку сограждан, которых считала невиновными. Каллистратова в числе основателей Московской Хельсинкской группы и общества "Мемориал". После нескольких политических процессов Калистратова сама оказалась под следствием КГБ. В её квартире, как и в квартирах её друзей и родственников, многократно проводились обыски; изымались письма, документы, аудиозаписи и кассеты, а также пишущие машинки. В 1981 году против Каллистратовой было возбуждено уголовное дело по статье 190-1 (Распространение заведомо ложных измышлений, порочащих советский государственный и общественный строй). Сторонники настаивали на отсутствии какого бы то ни было криминального элемента в стремлении человека осуществлять право на свободу информации в соответствии со статьей 19 Всеобщей декларация прав человека и документами Организации по безопасности и сотрудничеству в Европе. В ходе следствия Каллистратова отказывалась давать какие-либо показания "под протокол", и ограничивалась обсуждением погоды и древних исторических персонажей в неформальных разговорах со следователем. Даже находясь под следствием, Калистратова писала и посылала в центральные газеты статьи о противоречиях в советских законах, о процессуальных нарушениях, о преследовании верующих, о проектах конституции, о злоупотреблениях в психиатрии. Её статьи отвергали в газетах и журналах, и их распространяли в самиздате. В 1984 г. уголовное дело против С.В. Каллистратовой было прекращено в связи с возрастом и состоянием здоровья, но Каллистратова настаивала на своей невиновности и добилась пересмотра постановления. В 1988 г. прокуратура г. Москвы отменила постановление 1984 года и постановила прекратить уголовное дело в отношении Софьи Каллистратовой "за отсутствием в её действиях состава преступления".