"Zsuka" a budapesti egyetemen folytatott irodalmi és művészettörténeti tanulmányokat. Első férje elvesztése után, 1911-ben fájdalma felejtésére utazott Párizsba, ahol kapcsolatba került a Vadak csoportjával, megismerkedett mások mellett Henri Matisse festővel, s budapesti lapokat tudósított.

Élete 1913-ban érkezett fordulóponthoz, amikor Balázs Béla révén megismerkedett Ady Endrével, akinek költészetéről már több cikket is írt. Szerelem szövődött közöttük, Ady feleségül akarta venni a csinos és művelt fiatal lányt. Dénes Zsófia anyja azonban nem nézte jó szemmel a bimbózó szerelmet és megakadályozta a házasságot, a barátság azonban, ahogy ezt leveleik is bizonyítják, a jegyesség felbomlása után is megmaradt köztük.

Dénes Zsófia végül 1916-ban anyja sürgetésére hozzáment a török szultán egyik miniszterének orvos fiához, akivel Svájcban, Németországban majd Ausztriában élt, de a formális házasság nem sok örömet hozott számára. Az őszirózsás forradalom hírére hazaköltözött és Szabó Ervin segítségével bekapcsolódott a forradalmi propagandamunkába. A Tanácsköztársaság bukása után Bécsbe emigrált, itt került kapcsolatba Nagy Andor újságíróval, aki Ady Endre ismerőse volt még a nagyváradi évekből és a Tanácsköztársaság alatt a Vörös Újság munkatársaként dolgozott. 1925-ben férje, Cosma bej halála után visszatért Budapestre, 1928-ban házasságot kötött Nagy Andorral. Az Esti Kurír és a Reggel című lapokban publikálta érdekes, színes egyéni riportjait, 1934 és 1936 között az Ünnep című irodalmi lap szerkesztője volt.

Ezután már csak az irodalomnak élt, 1937-ben jelentette meg az Ady-szerelmet megörökítő könyvét, amelynek címéül Ady egy hozzá írott versét választotta: Élet helyett órák. A költőhöz fűződő kapcsolata egész életét és művészetét meghatározta, több művében is foglalkozott életével, kapcsolatukkal. Kritikusai elfogultsággal vádolták az eszményítő ábrázolás, szubjektivizmusa, olykor legendás közlései miatt, mégis Ady életpályának egy-egy részletét sokkal világosabban érthette meg az utókor Dénes Zsófia könyve alapján.

Ady nagyváradi éveinek történetét az Akkor a hársak épp szerettek című kötetében örökítette meg 1957-ben, majd 1959-ben ifjúsági regénnyel (Zrínyi Ilona), 1964-ben önéletrajzi regénnyel (Egyszeri kaland) jelentkezett. 1974-ben Tegnapi új művészek címmel megírta emlékeit pályatársairól, barátairól, akiket a kötetben elsősorban emberi oldalukról igyekezett megmutatni. Az Ady emlékezések zárókötete, a Talán Hellasz küldött 1980-ban látott napvilágot.

Nyolcvanadik születésnapja után férjhez ment a nála harminc évvel fiatalabb Szalatnyay József festőművészhez, akivel még több mint két évtizedig élt boldogan. Munkássága elismeréseként 1981-ben József Attila-díjjal tüntették ki, 1987. január 23-án halt meg Budapesten, 102 éves korában.