Na Atlântida, destacou-se como atriz cômica em diversos outros filmes, como 'De Vento em Popa' (1957), 'É a Maior' (1958), 'Esse Milhão É Meu' (1959) – este com seu primeiro marido, o diretor Augusto César Vannucci –, 'Pintando o Sete' (1960), 'O Palhaço o que É?' (1960) e 'Cacareco Vem Aí (Duas Histórias)' (1960), todos dirigidos por Carlos Manga. Ao longo da carreira, atuou em 15 filmes – quase todos comédias, à exceção de seu último, 'Brisas do Amor' (1982), um drama de Alfredo Sternheim. Em boa parte destas comédias, contracenou com Oscarito e consolidou o tipo caipira nordestina. Foi encarnando este papel que, em 1960, investiu na música, gravando para a RGE a canção 'Maria Chiquinha', que, com uma letra maliciosa, fez um grande sucesso na época.

Paralelamente, Sonia Mamede também se dedicava ao teatro: entre o fim dos anos 1950 e a década seguinte, ela atuou, entre outros, na revista como 'Bom Mesmo É Mulher', de J. Maia, Max Nunes e Meira Guimarães, e em 'Peguei um Ita no Norte', musical idealizado por Maurílio Castro e inspirado na obra do compositor Dorival Caymmi. Em 1978, destacou-se no papel da Graúna na comédia 'Revista do Henfil', baseada na obra do quadrinista, cartunista, jornalista e escritor Henrique de Sousa Filho, o Henfil.

Ainda no início dos anos 1960, estreou na televisão, na extinta TV Rio, onde trabalhou nos programas 'Noites Cariocas' e 'Praça Onze'. Em seguida, foi para a TV Globo, estreando em 'Oh, que Delícia de Show', programa de variedades criado por Max Nunes e Haroldo Barbosa. Nele, pela primeira vez, encarnou a personagem que a tornaria famosa na televisão: a grã-fina Ofélia, uma mulher burra, que fazia o marido Fernandinho (Lúcio Mauro) morrer de vergonha.

Sonia Mamede se consagrou com o personagem no programa 'Balança mas Não Cai', que estrearia em 1968 – uma versão televisiva do grande sucesso da Rádio Nacional nos anos 1950. No 'Balança mas Não Cai', o quadro de Ofélia e Fernandinho acabou se tornando um dos mais populares.

Sonia Mamede ainda participou de outros humorísticos da emissora. Em 1972, esteve em 'UAU, a Companhia', programa com forte influência do 'Balança mas Não Cai', que apresentava uma companhia teatral, com uma sequência de quadros que abordavam um tema fixo por semana. No ano seguinte, participou de 'Satiricom', programa que fazia uma sátira aos meios de comunicação – brincava com novelas, jornalismo, programas de rádio, clássicos do cinema, programas de auditório etc –, dividido em quadros de dois minutos. Também atuou em 'Planeta dos Homens', programa de sucesso da TV Globo, de sátira de costumes e crítica social. Também fez participações em 'Chico City' – como a mulher do personagem Pantaleão, de Chico Anysio – e em 'Os Trapalhões'.

Em 1981, fez sua primeira e única novela, 'Jogo da Vida', de Sílvio de Abreu, inspirada em um conto homônimo de Janete Clair. Ainda na dramaturgia, integrou o elenco de 'O Prodígio', episódio do Caso Especial exibido em 1983, com texto de Alcione Araújo.