Der Fernsehfilm befasst sich vor allem mit Sophies unstandesgemäßer Liebe zu dem Fotografen Edgar Hanfstaengl, gespielt von Steffen Groth, und ihre Ehe mit dem verhassten Herzog Ferdinand d'Alencon, verkörpert vom Oberösterreicher Fritz Karl. Neben Fritz Karl standen für "Sophie - Sissi kleine Schwester" zwei weitere österreichische Darsteller in bedeutenden Rollen vor der Kamera: Miguel Herz-Kestranek gibt Sophies Vater Herzog Max in Bayern, und Franz Buchrieser ist als Vater von Sophies großer Liebe Edgar zu sehen. In weiteren Rollen spielen Daniela Ziegler als Sophies dominante Mutter Ludovika, Marie Lou Sellem als Sophies Zofe und Vertraute Nadine, Tonio Arango als König Ludwig II. von Bayern, Heinrich Schafmeister als dessen Sekretär, George Claisse als Herzog von Nemours u. v. a.

Teil I:
In Possenhofen unter dem Einfluss ihres Vaters, Herzog Max in Bayern (Miguel Herz-Kestranek), freizügig aufgewachsen, verweigert sich Sophie (Valerie Koch) der Verheiratung durch ihre Mutter (Daniela Ziegler), bis ihr Jugendfreund König Ludwig II. (Tonio Arango) um ihre Hand anhält. Kurz darauf verliebt sie sich jedoch unsterblich in einen Bürgerlichen, den jungen Fotografen Edgar (Steffen Groth). Eine Intrige lässt die sich anbahnende Liebe auffliegen ...

Teil II:
Als Sophies heimliche Liebe entdeckt wird, löst Ludwig die ihm ohnehin schon lästige Verlobung, und Sophie wird Hals über Kopf mit dem skrupellosen und ihr verhassten französischen Herzog Ferdinand d'Alencon (Fritz Karl) verheiratet. Sie gebiert ihm zwei Kinder, kann aber Edgar nicht vergessen. Heimlich schreibt sie ihm Briefe, von denen sie jedoch nur einen abschickt. Edgar macht sich daraufhin mitten im Krieg Frankreichs gegen Bayern als Kriegsfotograf auf nach Frankreich. Dort hat Sophies eifersüchtiger Gatte Ferdinand inzwischen ihre Liebesbriefe gefunden.