Мечтой всех правителей мелких германских княжеств был выгодный брак своих детей. Это соответствовало их жизненным интересам. Поэтому родители старались приложить максимум усилий для наилучшего развития младшего поколения. В основу воспитания Софии Доротеи были положены как бы две системы: французская, которой поклонялись её родители, и «родная» немецкая. Согласно первой женщина должна была быть украшением семьи и общества, иметь хорошие манеры, неплохо музицировать и танцевать, обладать склонностью к рукоделию и рисованию, а также хорошо знать французский разговорный язык и быть знакомой с лучшими литературными произведениями. Помимо этого, она должна была разбираться и в некоторых научных предметах, чтобы достойно принимать участие в разговорах в светском обществе. Нравственная основа в этой методике воспитания отсутствовала. Зато немецкая система включала в себя прежде всего строгое благочестие, умение вести домашнее хозяйство, заботу о муже и детях. Ну а для хорошего образования считалось вполне достаточным уметь читать и писать, знать закон Божий, неплохо разбираться в искусстве и заниматься рукоделием. Мать будущей российской императрицы в воспитании своих дочерей стремилась объединить эти два направления.
К старшей дочери в качестве гувернантки была приставлена госпожа Борк, которая сыграла очень важную роль в образовании девочки. Она нежно полюбила свою воспитанницу, и та, в свою очередь, ответила ей искренним чувством привязанности и благодарности. Кольцо, которое фрау Борк подарила девочке в один из дней её рождения, принцесса носила до конца своей жизни.
К семи годам дочь вюртембергского принца уже научилась читать и писать. Фрау Борк обучала её арифметике и французскому языку, который вскоре стал для девочки таким же родным, как и немецкий. На десятом году её уже знакомили с географией и историей, в том числе и с историей России, страны далёкой и мало известной в то время жителям Западной Европы. В одном из своих сочинений о деятельности Петра I девочка писала:
Когда девочке исполнилось десять лет, её родители стали готовиться к переселению в Монбельяр, Вюртембергское владение во французских пределах. Для этой цели им приходилось нередко отлучаться из дома, чтобы побывать в Штутгарте или Берлине для решения некоторых, связанных с переездом вопросов. Во время отсутствия матери София как старшая дочь оставалась в роли хозяйки дома, конечно настолько, насколько это было возможно в её возрасте.
Еженедельно девочка писала своим родителям письма-отчёты: о братьях и сёстрах, о доме и о своих занятиях. Писала она на французском языке, чтобы порадовать отца и мать усвоенными знаниями. В её детских письмах встречается и такая запись: