Робером Делоне, с которым познакомилась в доме мужа. Их встреча положила начало одному из самых романтичных, крепких и плодотворных творческих союзов. Через год после свадьбы у четы Делоне родился сын Шарль (в будущем известный историк джаза). Отношения супругов с Вильгельмом Уде на протяжении всей жизни остаются удивительно добрыми. Вильгельм покупал полотна у Робера и теперь уже Сони Делоне, хорошо понимая, насколько они талантливы.
Выписка из книги записей одесского раввината за 1 ноября 1885 года, части первой «О родившихся».
Тем временем Робер и Соня не прекращают поиски своего стиля, своего языка. После 1911 года под влиянием кубистов Соня Делоне уходит в своих работах от натурализма и фигуративности в сторону геометрии и абстракции, экспериментирует с ритмом и с разложением цвета. В 1913-м Гийом Аполлинер, который познакомил супругов Делоне с Блезом Сандраром, назвал версию кубизма, которую развили в своих работах Соня и Робер, орфизмом. Соня создаёт иллюстрации к кубистической поэме Сандрара «Проза о транссибирском экспрессе и маленькой Жанне Французской» (1913), которая переиздаётся до сих пор. В основу оформления книги был положен разработанный супругами Делоне принцип симультанизма (одновременности).
Большое влияние оказывают на Соню колористические эксперименты мужа. Она начинает писать симультанные картины и вместе с Робером выставляться на многих выставках в Париже, Праге, Берлине, Будапеште, Варшаве, Америке. В 1912–1913 годах супруги Делоне разрабатывают принципы живописного орфизма – разновидности кубизма, которая основана на подчеркивании цветовых эффектов и динамики, скрытой в цветовых сочетаниях. В 1913 году Соня Делоне представляет свои первые орфистские работы в салоне Независимых.
Соня Делоне в костюме собственного дизайна, 1926 г.
Первая мировая война заставляет супругов переселиться из Парижа в Испанию и позже в Португалию, где они прожили шесть лет, с 1914 по 1920 год, и подружились со многими местными художниками. В Испании Соня Делоне знакомится с Игорем Стравинским, Сергеем Дягилевым, Вацлавом Нижинским. Для антрепризы Дягилева она создаёт эскизы костюмов и декораций к балету «Клеопатра» на музыку А. С. Аренского (Мадрид, Барселона; 1918). В 1916-м художница экспонирует в Осеннем салоне предметы прикладного искусства, выполненные с использованием приемов кубизма и орфизма. Проводит персональные выставки в Стокгольме (1916), Бильбао (1919), Берлине (1920). В этот период Соня берётся буквально за всё: создает модели одежды и обуви, рисунки к игральным картам, силуэты автомобилей, театральные костюмы. Она ткёт ковры, иллюстрирует книги. Без труда переключается с одного вида деятельности на другой, и всё ей удаётся.
В 1920 году супруги Делоне возвращаются в Париж. В 1923-м вместе с В. С. Бартом и Х. Грановским Соня Делоне осуществляет постановку пьесы Тристана Тцара «Воздушное сердце». В 1925-м участвует в Международной выставке декоративного искусства вместе с Александрой Экстер,
