Отец актрисы - каталонец, а у матери американские и французские корни. Юность Астрид связана с Парижем, и сама себя она считает истинной француженкой, хотя прекрасно говорит не только на языке Дюма, но и на каталонском, испанском. Для роли русалки в картине «Пираты Карибского моря: На странных берегах» ей пришлось за короткое время выучить еще и английский язык.
Девушка никогда не мечтала стать актрисой, напротив, она собиралась построить научную карьеру в такой далекой от творчества области, как остеопатия. Но ее планы сломала трагическая смерть отца, после чего Астрид решила полностью изменить свою жизнь. Окончив курсы школы драмы во Франции, она начала сниматься в кино.
В 2007 году начинающая актриса впервые попала на съемочную площадку, сыграв во французском сериале «Surlefil». Затем были телевизионные проекты «Божественная Эмили» и «Они и я», не принесшие девушке широкой известности. Однако Астрид воспринимала эпизодические роли как возможность получить опыт, который куда более ценен, чем популярность. К тому же на съемочной площадке она встретилась с именитыми, талантливыми актерами, такими как Винсент Перез, Изабель Юппер.
Первым полнометражным фильмом актрисы стала драма 2008 года «Плотина против Тихого океана», где она получила заметную роль и была по достоинству оценена критиками. В 2009 году на экраны вышло несколько фильмов с участием Астрид: драма «Экстаз», комедия «Первая звезда», историческая мелодрама «Мертвая королева».
В 2011 году актриса сыграла одну из главных ролей в мелодраме «Дочь землекопа». Уже к этому моменту критики называли ее одной из самых ярких восходящих звезд кинематографа. Оценили ее талант и создатели приключенческого фэнтези «Пираты Карибского моря: На странных берегах» - режиссер Роб Маршалл и продюсер Джерри Брукхаймер. Они лично пригласили девушку на пробы на роль русалки Сирены и утвердили ее, несмотря на то, что девушка плохо знала английский.
Съемки в кассовой картине дались Астрид нелегко. Ей приходилось в срочном порядке учить английский, быть наравне с опытными именитыми актерами и постоянно находиться в воде. Общаться со съемочной группой девушке помогала ее соотечественница и коллега по фильму Пенелопа Круз.
После съемок в «Пиратах Карибского моря» актриса появилась еще в нескольких картинах. В 2013 году она сыграла Джульетту в одноименной ленте Пьера Годо. В 2014 году на экраны вышло сразу два фильма с участием Астрид - фантастический фильм Майка Кэхилла «Я - начало» и драма «Аляска» Клаудио Капеллини.
На 2016 год намечен выход картины «Король Артур», снятой в жанре фэнтези по мотивам романа Томаса Мэлори «Смерть Артура». Режиссер Гай Ричи, работавший с именитыми голливудскими актерами над созданием таких культовых фильмов, как «Карты, деньги, два ствола», «Большой куш», «Шерлок Холмс», именно в Астрид увидел возлюбленную Ланселота и жену короля Артура, Гвиневру.
Актерскую карьеру девушка успешно совмещает с модельной. Она снималась для глянцевых журналов «Glamour» и «Vogue», принимала участие в рекламных кампаниях домов моды.
