Sofie Vendelbo wurde am 9. Februar 2000 im dänischen Silkeborg geboren. Ihre ersten Schritte im Fußball machte sie in Engesvang, bevor sie 2015 zu Vildbjerg SF wechselte. Dort debütierte Vendelbo in der ersten dänischen Liga und blieb bis 2019. Danach wechselte sie zu Aarhus GF, wo sie sich schnell als Stammspielerin in der Kvindeliga etablierte. Nach vier Jahren in Aarhus (zuvor auch als VSK Aarhus, bevor drei Mannschaften fusionierten) wechselte sie im Januar 2023 nach Belgien zum KRC Genk.
Mit Genk belegte sie den vierten Platz in der Super League und scheiterte erst im Finale des belgischen Pokals. Vendelbo bestritt nach ihrem Wechsel 14 von 16 Spielen und erzielte ein Tor. Vendelbo kann in der Innenverteidigung und auch als Rechtsverteidigerin spielen und kam zur Saison 2023/24 mit dem Nachweis von über 100 Einsätzen in der höchsten dänischen Frauen-Liga nach Köln.