El nombre de la estación procede en primer lugar de un lugar: el Hospital Universitario Infanta Sofía, el gran hospital público situado junto a la parada de metro en San Sebastián de los Reyes. Por eso conviene entenderla como una estación llamada por un hospital, con un epónimo regio detrás del nombre del propio centro sanitario.
Cuando la ampliación de MetroNorte llegó a esta zona del área metropolitana norte, la estación se conocía como **Hospital del Norte**. Ese nombre descriptivo encajaba con el centro sanitario previsto para el norte de la Comunidad de Madrid y con la función del nuevo ramal de la línea 10: conectar Madrid con Alcobendas y San Sebastián de los Reyes.
El nombre del hospital cambió en 2008. La Orden 45/2008 de la Comunidad de Madrid dispuso que el Hospital del Norte, gestionado por la Empresa Pública Hospital del Norte, pasara a denominarse Hospital "Infanta Sofía" (Norte). La misma orden cambió también los nombres de los hospitales de Vallecas y del Sur por Infanta Leonor e Infanta Cristina, dentro de una política más amplia de denominación de nuevos hospitales madrileños en 2008.
La persona evocada es la infanta Sofía de Borbón y Ortiz. La biografía oficial de la Casa de Su Majestad el Rey la identifica como segunda hija de Felipe y Letizia y recoge que nació en Madrid el 29 de abril de 2007, apenas tres días después de la fecha de apertura que se suele dar para MetroNorte y esta estación. En 2008 era hija de los Príncipes de Asturias; llamarla hija del rey Felipe VI solo es exacto desde el 19 de junio de 2014.
La cronología del cambio de nombre de la estación está algo menos documentada de forma directa que la del hospital. La documentación oficial madrileña confirma que MetroNorte incluía una estación terminal llamada Hospital del Norte, mientras que cronologías y fichas de estaciones recogen el cambio posterior a Hospital Infanta Sofía el 8 de agosto de 2008. El origen del nombre está bien sustentado: la estación sigue al hospital, y el hospital honra a la infanta Sofía.