Una dintre actrițele favorite ale lui Ingmar Bergman, Pernilla August a început să joace din copilărie la Var teater și la școală. În 1979 a fost acceptată la Statens Sceskola pentru a studia actoria. A fost remarcată de Bergman care a distribuit-o în rolul unei dădace în Fanny och Alexander.
În 1982 s-a căsătorit cu Klaus Östergren și a început să joace la Folkteatern în Gävle, apărând în diverse piese de teatru. Câțiva ani mai târziu a revenit la Royal Dramatic Theatre din Stockholm pentru a juca în piese după operele lui Shakespeare sau Henrik Ibsen.
În 1991 colaborează din nou cu Ingmar Bergman pentru filmul autobiografic al regizorului, Den goda viljan, unde o interpretează pe mama lui Bergman. În același an se căsătorește pentru a doua oară, cu regizorul Bille August, schimbându-și numele după cel al soțului.
În 1992 a câștigat premiul pentru cea mai bună actriță la Festivalul de la Cannes pentru rolul din filmul The Best Intentions. În 2010 a regizat primul ei film, Beyond, care a fost alegerea Suediei în competiția pentru cel mai bun film străin la premiile Oscar.
