Nacida en Barcelona, de padre español y madre francoestadounidense, Astrid Bergès-Frisbey creció en España, Francia, República Dominicana y se mudó a París para sus estudios a los 17 años.

En 2007 consiguió su primer papel importante en la película de Bernard Stora para France 2 Elles Et Moi, junto a los actores Adiadna Gil y Danielle Darrieux. Después participó en la adaptación de la novela de Marguerite Duras The sea wall, dirigida por el premiado director de documentales Rithy Panh, donde trabajó junto a Isabelle Huppert y Gaspard Ulliel. En 2008 debutó sobre las tablas en el Theatre Marigny de París con Equus de Peter Shaffer.

Bergès-Frisbey ha construido una carrera internacional, protagonizando películas francesas, españolas, italianas y estadounidenses, actuando en los diferentes idiomas.

En 2011 interpretó a 'Patricia' en el clásico La fille du puisatie, de Daniel Auteuil, así como a 'Syrena' en la esperada secuela de la saga Piratas del Caribe, Piratas del Caribe: en mareas misteriosas, dirigida por Rob Marshall y protagonizada por Johnny Depp, Penélope Cruz y Geoffrey Rush.

Después ha protagonizado desde películas de corte independiente, como la memorable I origins, dirigida por Mike Cahill, junto a Michael Pitt y Brit Marling; hasta grandes producciones, como Rey Arturo: La Leyenda de Excalibur, dirigida por Guy Ritchie. Otros créditos incluyen el filme francés Juliette, primer largometraje de Pierre Godeau, y Alaska, película italiana dirigida por Claudio Cupellini. Recientemente ha protagonizado la película francesa independiente L'autre, primer largometraje de la prometedora directora Charlotte Dauphin, junto a James Thierrée y Anouk Grinberg.

Sus trabajos más recientes incluyen la emocionante película española Way Down, dirigida por el maestro del género, Jaume Balagueró; además de escucharla en la última temporada de la serie especial de CANAL+ Francia Calls, dirigida por Timothée Hochet.