Née à Barcelone d’un père espagnol et d’une mère franco-américaine, Àstrid Bergès-Frisbey s’installe à Paris pour ses études à l’âge de 17 ans. Elle se dirige rapidement vers le métier de comédienne et s’inscrit au Cours Simon. En 2007, alors âgée de 21 ans, elle intègre le casting du téléfilm Elles et moi de Bernard Stora, aux côtés de l’actrice Danielle Darrieux et obtient son premier rôle majeur au cinéma dans l’adaptation du roman de Marguerite Duras Un barrage contre le Pacifique, réalisée par Rithy Panh. Elle apparaît ensuite en 2011 dans La Fille du puisatier sous les traits de Patricia, la fille du personnage joué par Daniel Auteuil, réalisateur du film. La même année, grimée en sirène, elle partage l’affiche avec Johnny Depp, Pénélope Cruz et Geoffrey Rush dans Pirates des Caraïbes : la Fontaine de Jouvence. Puis elle incarnera Juliette de Pierre Godeau en 2013, épaulée alors par Féodor Atkine et Élodie Bouchez. En 2014, elle donne ensuite la réplique à Michael Pitt dans I Origins de Mike Cahill et l’année suivante, elle jongle entre français et italien dans Alaska de Claudio Cupellini. Elle réitère en 2017 son expérience hollywoodienne avec son rôle de premier plan dans Le Roi Arthur : la Légende d’Excalibur de Guy Ritchie. En 2020 elle est à l’affiche de deux films, qui illustrent une fois de plus son goût pour des rôles éclectiques. En janvier, elle joue le rôle principal de L’Autre, drame intimiste de Charlotte Dauphin qui la dirige aux côtés d’Anouk Grinberg et de James Thierrée. Et en novembre on la verra parmi une distribution internationale (Freddie Highmore, Liam Cunningham, Sam Riley et Luis Tosar) dans le film de braquage de Jaume Balaguero Way Down.