Группа была основана Marko Paasikoski , Jani Liimatainen и Tommy Portimo  в Кеми в конце 1995 года ( Tony Kakko and Pentti Peura присоединились в начале 1996 года). Первоначально названная Tricky Beans, группа играла хард-рок , а не пауэр-метал, с которым они выросли на славу. Во время ранней карьеры, музыканты записали три демо.

В 1997 году группа сменила свое название, и с этого момента до 1999 года их стиль был тщательно переработан и в конечном счете резко изменился, приобретая сильный акцент на клавишных и опираясь на легко различимые ритмы   гитар. Вокалист  Tony Kakko  разработал чистый стиль пения который опирается на фальцет и тенор голоса и второй гитарист  Marko Paasikoski  покинул группу. Kakko заявил, что изменение стиля произошло под влиянием финской пауэр-метал группы Stratovarius . 

В 1999 году (после того, как они изменили свое название на Sonata Arctica), группа записала демо под названием FullMoon в студии Кеми  Tico Tico, это была их первая запись в режиме реального металла. Состав состоял из вокалиста и клавишника  Tony Kakko , гитариста Jani Liimatainen, басиста  Jani Kivilahti и барабанщика  Tommy Portimo . Демо была направлена ​​на Spinefarm Records.

В том же году, первый сингл Sonata Arctica, озаглавленный " UnOpened "был выпущен в Финляндии. Он вошел в финский Top 20 продаж график на неделю его выпуска. Дебютный полноформатный альбом Ecliptica выпущен к концу 1999 года и стал мировым релизом, получив восторженные отзывы от специализированной прессы.

Tony Kakko затем решил сосредоточиться на пении и начал искать нового клавишника для Sonata Arctica, Mikko Härkin в конечном итоге занял эту должность.

В начале 2000 года Sonata Arctica была выбрана для поддержки известной пауэр-метал группы Stratovarius на протяжении всех их европейских гастролей.  Marko Paasikoski   вернулся в группу, чтобы играть на басу в результате ухода  Jani Kivilahti  после тура.

С конца 2000 до конца 2001 года группа работала над сочинением и записью своего следующего альбома -  Silence  - который был выпущен в июне 2001 года. В его поддержку последовали обширные турне, которые включали концерты по всей Европе (вместе с Gamma Ray ) и Японии . В 2002 году Sonata Arctica впервые выступила в  Америке , сделав основной упор на шоу в Бразилии и Чили . По некоторым данным, это был один из лучших туров на сегодняшний день - другим, не менее успешным является японское турне в 2003 году. Концертный альбом озаглавленный Songs of Silence был также выпущен в этом году, состоящий из концертов из тура по Японии. К концу 2002 года  Mikko Härkin покинул группу по личным причинам.

Их третий альбом - Winterheart's Guild - был записан с помощью опытного клавишника Jens Johansson из Stratovarius. Альбом был выпущен в 2003 году.

В поисках другого клавишника, группа получила множество приложений и два из них были приглашены на прослушивание. Так как они были хорошо осведомлены о способности кандидата, группа решила выбрать новых членов на основе личностных качеств. Henrik Klingenberg  конечном итоге был выбран и присоединился к группе, чтобы принять участие в турне, последовавшего за выпуском  Winterheart's Guild. Для дальнейшей работы музыканты выбрали выбрали лейбл Nuclear Blast .

В начале 2004 года группа была выбрана для поддержки Iron Maiden в японском турне. Кроме того,  Tommy Portimo  стал отцом, его жена родила девочку в марте. Очередной альбом Reckoning Night  был записан в течение трех месяцев и выпущен в октябре 2004. Композиции с него  оставались на вершине финских чартов на протяжении шести недель. Группа была приглашена популярным коллективом Nightwish присоединиться к их европейскому туру. Концерты посещали более десяти тысяч человек. Поклонники обратили внимание, что альбом Reckoning Night был более прогрессивным, чем предыдущие альбомы Sonata Arctica. 

В начале 2005 года Nightwish пригласили группу для открытия концерта их североамериканского турне. Этот тур в конце концов был отменен, но члены Sonata Arctica решили  сделать небольшой тур, проведя концерты в Канаде и США . 

В 2006 году группа выпустила Live CD и DVD под названием  For the Sake of Revenge. Затем был выпущен сборник.

На основе тематики песен группы выпущена компьютерная видеоигра. В декабре 2006 года группа приступила к записи своего пятого студийного альбома.

25 мая 2007 г. альбом Unia был издан. Первый сингл альбома, "Paid In Full", был выпущен 27 апреля 2007 года.

6 августа 2007 года группа объявила на своем сайте, что гитарист Jani Liimatainen покинул группу. Он был заменен на  Elias Viljanen , которые уже заменял его его на финском и японском шоу группы в течение весны и лета.

Следующий альбом Sonata Arctica был выпущен 16 сентября 2009 года в Финляндии и 22 сентября в США. Музыканты заявили, что новый альбом будет в том же духе, как предыдущий. Ограниченное 2CD европейское издание альбома создано при участии  симфонического оркестра. 

Группа также недавно гастролировала с DragonForce на третьем этапе Ultra Beatdown тура по США Ультра Beatdown тур, а также делает европейский тур и азиатское турне охватывает Индонезию, Тайвань, Китай и Японию . В начале 2010 года проведено австралийское турне.

В апреле 2010 года Sonata Arctica провели тур по США и Канаде.

В январе 2011 года группа намекнула в онлайн-интервью для журнала Metaleater, что в настоящее время начали писать песни для нового альбома.

В апреле группа записала концертный DVD в Оулу, Финляндия, озаглавленный Live in Finland, который был выпущен 11 ноября 2011 года.

Новый альбом  Stones Grow Her Name выпущен 18 мая в Европе и 22 мая 2012 в Северной Америке.

В октябре 2013 было объявлено, что басист Marko Paasikoski больше не является участником группы. Новым басистом стал Pasi Kauppinen