Urodzona w rodzinie zamożnego chłopa, Samuela Augusta Ericssona i Hanny z domu Jonsson, dorastała w gospodarstwie Näs na skraju Vimmerby w Smalandii, razem z rodzeństwem i rodzicami.
Była drugim w kolejności dzieckiem. Naukę szkolną rozpoczęła w wieku 7 lat. Gdy miała 13 lat, jedno z jej wypracowań ukazało się w „Gazecie Vimmerby”. W wieku 16 lat zdała egzamin końcowy w gimnazjum z celującą oceną ze szwedzkiego. Rok później zaproponowano jej pracę w „Gazecie Vimmerby”; była korektorką oraz pisała krótkie notki i reportaże. W wieku 18 lat zaszła w ciążę, w małej miejscowości był to prawdziwy skandal, więc Astrid wyjechała do Sztokholmu, gdzie zapisała się na kursy stenografii i maszynopisania przy szkole handlowej Bar-Lock; ukończyła je wiosną 1927.
Po ukończeniu kursów maszynopisania zatrudniła się na stanowisku prywatnej sekretarki w dziale radiowym Szwedzkiej Centrali Księgarskiej, a jej szefem został Torsten Lindfors. Następnie została asystentką redaktora w Królewskim Klubie Automobilowym, gdzie poznała swojego szefa i przyszłego męża, Sture Lindgrena.
4 kwietnia 1931 wyszła za mąż za Sture Lindgrena, przestała pracować na etacie, ale w domu nadal redagowała przewodnik dla Królewskiego Klubu Automobilowego.
1 września 1939 zaczęła pisać swój pierwszy „Dziennik czasu wojny” (zapisała 22 zeszyty). Pod koniec lata 1940 roku podjęła pracę w jednym z oddziałów służby wywiadowczej jako cenzor korespondencji. Wiosną 1944 roku zaczęła spisywać historie o Pippi (w polskiej wersji również Fizi) Pończoszance, postaci wymyślonej przez jej córkę.
Debiutowała literacko w wieku 37 lat, książką „Zwierzenia Britt-Marii”. Powieść została pozytywnie przyjęta, a autorka rozpoczęła pisanie kolejnych książek dla dzieci. Moralizatorstwo dawnych utworów Lindgren zastąpiła humorem, trafną obserwacją obyczajowo-psychologiczną oraz powiązaniem świata swych książek ze współczesną rzeczywistością lub ludową fantastyką.
W sierpniu 1945 wydawnictwo Rabén & Sjögren nagrodziło „Pippi (Fizię) Pończoszankę” I nagrodą w konkursie na książkę dla dzieci w wieku 6-10 lat. W 1946, gdy ukazał się drugi tom przygód Pippi, odezwały się głosy krytyczne, które dały początek gwałtownej dyskusji w prasie nauczycielskiej i codziennej. Profesor John Landqvist nazwał Astrid niekulturalnym beztalenciem, a Pippi dzieckiem o umysłowo chorej fantazji. Cała ta dyskusja nie wywołała u pisarki żywej reakcji.
Jesienią 1946 Astrid Lindgren rozpoczęła pracę w wydawnictwie Rabén & Sjögren jako redaktor książek dla dzieci Pracowała na tym stanowisku 25 lat.
Wśród jej dorobku literackiego znajduje się ponad 20 powieści i zbiorów opowiadań dla dzieci, a ponadto sztuki teatralne i słuchowiska radiowe. Wiele z jej powieści zostało sfilmowanych. Książki o Pippi stały się największym szwedzkim bestsellerem wszech czasów dla dzieci. Przetłumaczono je na 73 języki, a łączna liczba wydanych egzemplarzy przekroczyła w 2000 roku 10 mln.
Pisarka doczekała się wielu prestiżowych nagród szwedzkich i zagranicznych (m.in. Right Livelihood Award w 1994). Na wniosek polskich dzieci otrzymała Order Uśmiechu. W Polsce przyznano jej także 2 maja 1989 tytuł doktora honoris causa Uniwersytetu Warszawskiego.
Zmarła 28 stycznia 2002 roku po krótkiej chorobie. Uroczystości żałobne odbyły się w kościele Storkyrkan, na sztokholmskim Starym Mieście. Wśród żałobników pojawiła się m.in. rodzina królewska, premier Göran Persson i wiele innych ważnych postaci życia społecznego i politycznego. W kondukcie żałobnym, eskortowanym przez policję konną, szła dziewczynka, prowadząc białego ogiera, co jest jednym z symboli pogrzebów królewskich. Ceremonia była transmitowana przez szwedzką telewizję. Lindgren pochowana została w rodzinnym mieście Vimmerby.