Foi no teatro que o jovem britânico Asa Butterfield se familiarizou com o mundo artístico. Acostumado ao "Young Actor's Theatre" de Islington, localizado nos subúrbios do norte de Londres, ele conseguiu papéis menores para televisão e cinema quando ainda não tinha 10 anos.

Suas primeiras experiências o levaram a ser escolhido para interpretar o personagem de Bruno no filme O Menino do Pijama Listrado. Seu desempenho foi notado pela comunidade da sétima arte e permitiu que ele fosse indicado ao "British Independent Film Awards", bem como ao "Young Artists Awards" em 2008.

Depois de ter assumido o traje de um jovem druida na série Merlin, nós o encontramos em Nanny McPhee  grande sucesso de bilheteria do ano de 2010, que permite que Asa se beneficie de um reconhecimento mundial. O jovem londrino ainda obtém a confiança de Martin Scorsese, que lhe da o papel de Hugo Cabret ao lado de Jude Law.

Em Ender's Game - O Jogo Do Exterminador, ele dá a resposta a Harrison Ford. O ator interpreta Ender Wiggin, um menino tímido, mas dotado de uma inteligência tática excepcional. No ano seguinte, o britânico foi contratado por Tim Burton para interpretar Jacob em O Lar das Crianças Peculiares, um conto fantástico em que ele convive com a bela e misteriosa Eva Green. Nós o veremos mais tarde em O Espaço Entre Nós, um filme de ficção científica com Gary Oldman e Britt Robertson.

Em 2019, Asa Butterfield interpreta o jovem Otis Milburn na série Sex Education ao lado de Gillian Anderson.