Εάν ένα πράγμα επιθυμούσε ο Σλήμαν περισσότερο από τη Σοφία ήταν η ενεργή συμμετοχή της στις ανασκαφές του. Αρκετά ασυνήθιστο σε μια εποχή όπου οι ρόλοι των δύο συζύγων ήταν διακριτοί και οι νυμφευμένες γυναίκες δεν εμπλέκονταν στην επαγγελματική ζωή των συζύγων. Η Σοφία αρνήθηκε να συνοδεύσει τον Σλήμαν το φθινόπωρο του 1871 στις πρώτες επίσημες ανασκαφές του στην Τροία με τη δικαιολογία ότι η Ανδρομάχη ήταν πολύ μωρό για να την αφήσει σε άλλους. Ο Σλήμαν δεν της γράφει για κάποιο διάστημα κι όταν αποφασίζει να της απαντήσει (στα γαλλικά) της θυμίζει τον πόνο που του προκάλεσε η άρνησή της να πάει μαζί του στην Τροία. 

Μετά τις ανασκαφές του 1871, ο Σλήμαν θα επιστρέψει στην Τροία τον Απρίλιο του 1872. Τέλος Μαΐου, η Σοφία πήγε να τον βρει, αφήνοντας στους γονείς της την ενός έτους Ανδρομάχη. Αρχικά, ο Σλήμαν της ανέθεσε την επίβλεψη δύο εργατών, στη συνέχεια όμως της έδωσε την εποπτεία μιας τομής. Είναι προφανές ότι ήθελε τη Σοφία μαζί του στα σκάμματα και όχι σε κάποιο επικουρικό ρόλο στο σπίτι της ανασκαφής. Τις ίδιες μέρες έστειλε στον πεθερό του μια έκθεση των ανασκαφών προς εκτύπωση: «Εσωκλείστως επίσης η 9η έκθεσις μου, ή καλλίτερον η έκθεσις της Σοφίας, διότι αύτη την συνέγραψε και όλαι αι ιδέαι είναι εδικαί της». Όχι μόνο βασιζόταν επάνω της για τη σύνθεση των ανασκαφικών του εκθέσεων αλλά δεν δίσταζε να της αποδώσει τα εύσημα. 

Οι ανασκαφές στην Τροία επαναλήφθηκαν τον Φεβρουάριο του 1873 με πολύ κρύο και κακό καιρό. Η Σοφία ταξίδεψε στην Τρωάδα τον Απρίλιο με σκοπό να μείνει μαζί του καθ’ όλη τη διάρκεια της ανασκαφής. Αυτή τη φορά της ανέθεσε την εποπτεία των ανασκαφών στο Πασά Τεπέ (Κουλμάση 2005, σ.129)· όμως τα νέα για τον θάνατο του πατέρα της την ανάγκασαν να φύγει από την Τροία στις αρχές του Μαΐου. Στο τέλος του μήνα ο Σλήμαν θα ανακαλύψει τον Θησαυρό του Πριάμου. Τη σημαντικότερη ίσως στιγμή στη ζωή του δεν την μοιράστηκε με τη Σοφία παρότι στις δημοσιεύσεις του θα ισχυριστεί ότι η Σοφία ήταν μαζί του την ώρα της ανακάλυψης. Έχει χυθεί πολύ μελάνι από τους ερευνητές στην προσπάθειά τους να εξηγήσουν γιατί ο Σλήμαν επινόησε την παρουσία της Σοφίας στην ανακάλυψη του Θησαυρού. Η απάντηση μάλλον βρίσκεται σε επιστολή που έστειλε ο Σλήμαν στον Διευθυντή του Βρετανικού Μουσείου, Charles Newton, στις 27 Δεκεμβρίου 1873. (Η επιστολή που βρίσκεται στα Αρχεία του Μουσείου δημοσιεύτηκε από την Lesley Fitton.)

“... On acc[oun]t of her father’s sudden death Mrs Schliemann left me in the beginning of May. The treasure was found end of May; but since I am endeavouring to make an archaeologist of her, I wrote in my book that she had been present and assisted me in taking out the treasure. I merely did so to stimulate and encourage her, for she has great capacities. So f[or] i[nstance] she has learned Italian here in less than two months.”

 

Στο σκληρό εξώφυλλο του ημερολογίου των ανασκαφών στην Τροία το 1873 ο Σλήμαν έγραψε «Henry und Sophia», έστω και για τις λίγες μέρες που έσκαψε μαζί του εκείνη τη χρονιά. Η Σοφία δεν διέψευσε ποτέ τον Σλήμαν ακόμα κι όταν αυτός δεν ήταν εν ζωή. Μάλιστα κάποια στιγμή ανάμεσα στο 1873 και στο 1877 η Σοφία πόζαρε στον φωτογράφο, ως Ελένη της Τροίας, φορώντας μέρος από τον λεγόμενο Θησαυρό του Πριάμου. Η Σοφία θα ταυτιστεί με αυτήν την εικόνα όχι μόνο στο υπόλοιπο της ζωής της αλλά και μετά θάνατον. Είναι η φωτογραφία με τη μεγαλύτερη χρήση σε εξώφυλλα βιβλίων με θέμα τον Ερρίκο Σλήμαν και τις ανασκαφές στην Τροία.

Όσο μπορούσε, ειδικά πριν από τη γέννηση του δεύτερου παιδιού τους το 1878, η Σοφία ακολουθούσε τον Ερρίκο στις ανασκαφές και συμμετείχε ενεργά στη δύσκολη καθημερινότητα της αρχαιολογικής ζωής. Θα πρέπει να σημειωθεί (κι έχει περάσει σχετικά απαρατήρητο στην έρευνα) ότι η Σοφία είχε πολλές αποβολές στη διάρκεια της ζωής της. Στις Μυκήνες θα ήταν μαζί του στην αποκάλυψη των ασύλητων λακκοειδών τάφων του Ταφικού Κύκλου Α, το 1876. Ο Σλήμαν πρόβαλλε ακόμα μια φορά την παρουσία της αναδεικνύοντας τη συμβολή της στην ανασκαφή. Αντίθετα επέλεξε να υποβαθμίσει τον ρόλο του αρχαιολόγου Παναγιώτη Σταματάκη που είχε στείλει η Αρχαιολογική Εταιρεία να εποπτεύσει την ανασκαφή των Μυκηνών. Γνωρίζουμε από τη δημοσίευση των ημερολογίων του Σταματάκη (Βασιλικού 2011) ότι η Σοφία υιοθέτησε, σε μερικές περιπτώσεις, συμπεριφορά βασιλικότερη του βασιλέως επιπλήττοντας τον Σταματάκη, ο οποίος γράφει σε επιστολή του προς τον Στέφανο Κουμανούδη, γραμματέα της Αρχαιολογικής Εταιρείας: «Η μετά του κ. Σχ. σχέσις μου διατελεί διακεκομμένη συνεννοούμεθα δε διά των επιστατών. Η κυρία του επέστρεψεν ενταύθα εξ Αθηνών, αλλά καλό ήτο να μην ήρχετο. Διότι παν ό,τι συνέβη αυτή το επροκάλεσε και φοβούμαι πολύ μην έχωμεν πάλιν τα ίδια» (Βασιλικού 2011, σ. 203).