Diplômée de l’École polytechnique et de l’École nationale des ponts et chaussées, Sophie Mougard est également diplômée du Collège des ingénieurs en 1989. Cette même année, elle intègre le ministère de l’Équipement en tant que responsable des constructions publiques à la direction départementale de l’Équipement (DDE) du Val-d’Oise. De 1993 à 1997, elle est chef du bureau Infrastructures et budget des transports terrestres au ministère de l’Équipement et des transports.
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Directrice générale du Stif (aujourd’hui Île de France mobilités) de 2006 à 2016, Sophie Mougard était membre du Conseil général de l’environnement et du développement durable depuis 2016.