Anne Sofie Espersen s-a născut la 27 august 1973 în Hirtshals, Danemarca. A absolvit Școala Națională de Teatru în 1999, după care a fost angajată la Århus Teater, unde a interpretat roluri ca Sally Bowles din Cabaret, Maj din adaptarea teatrală după saga lui Christian Kampmanns, Familien Gregersen, și Nora din versiunea modernizată a operei lui Henrik Ibsen, Casa cu păpuși.
Din 2000 începe să apară și în diverse seriale de televiziune și primește roluri, la început minore, în filme pentru marele ecran. În 2011 rolul din Frit Fald îi aduce o nominalizare pentru cea mai bună actriță în rol secundar la premiile Bodil, acordate anual de Asociația Națională a Criticilor de Film din Danemarca.
În 2011 a participat la show-ul Dansând cu stelele, unde ea și partenerul ei, dansatorul Mads Vad au terminat pe locul 5.
Anne Sofie Espersen e sora ministrului danez al afacerilor externe Lene Espersen. A fost căsătorită cu actorul Søren Byder, cu care are 3 copii, iar în timpul căsătoriei și-a luat numele soțului.
