Asa Butterfield urodził się 1 kwietnia 1997 roku w Islington w Londynie (Anglia, Wielka Brytania) jako syn Jacqueline Farr i Sama Butterfielda. Chociaż przy narodzinach otrzymał pełne imię Asa Maxwell Thornton Farr Butterfield, w paszporcie posługuje się krótszą formą Asa Bopp Butterfield nawiązującą do komety Hale'a-Boppa. Karierę aktorską rozpoczął już w wieku 8 lat, po tym jak został odkryty przez łowcę talentów podczas zajęć w lokalnej szkole teatralnej Young Actors Theatre Islington. Początkowo odegrał kilka drobnych ról w filmach ("
Tomek i ja", "
Syn Rambow") i serialach telewizyjnych ("
Powstać z popiołów", "
Przygody Merlina"). W 2008 roku w jego karierze nastąpił przełom, gdy wystąpił jako Bruno w filmie "
Chłopiec w pasiastej piżamie", za co otrzymał nominację do nagrody BIFA za najlepszy debiut aktorski. W kolejnych latach odegrał role tytułowe w filmach "
Hugo i jego wynalazek" (2011) oraz "
Gra Endera" (2013). Wystąpił również między innymi jako Nathan w "
X+Y" (2014), Jude w "
Ten Thousand Saints" (2015), Jake w "
Osobliwym domu Pani Peregrine" (2016) czy Gardner Elliot w "
Między nami kosmos" (2017). Od 2019 roku odgrywa jedną z centralnych postaci w serialu "
Sex Education" realizowanym dla platformy Netflix, w którym wciela się w Otisa - nastoletniego, samozwańczego seksuologa.