ASA BUTTERFIELD hizo su debut en pantalla a la edad de ocho años en After Thomas (2006)
En 2007, apareció en El hijo de Rambow junto a Will Poulter.
Al año siguiente, Asa protagonizó la adaptación cinematográfica de la novela de John Bayne del mismo nombre, El niño con el pijama de rayas. Su papel principal como Bruno le valió la aclamación crítica y una nominación al premio British Independent Film como Mejor Actor Revelación.
En 2011, protagonizó la película de aventuras de Martin Scorsese Hugo y en 2015, un papel principal en X+Y de James Graham.
Otros créditos de Asa en cine y televisión incluyen: Greed (2019), Las reglas de Slaughterhouse (2018), Amor de ida y vuelta (2018), Cuando apareciste tú (2018), Senderos de honor (2017), Un espacio entre nosotros (2017), El hogar de Miss Peregrine para niños peculiares (2016), El juego de Ender (2013), El hombre lobo (2010), La niñera mágica y el Big Bang (2010) y Merlin (2008).
Asa es conocido a nivel mundial por su papel protagonista como Otis Milburn en el fenómeno de Netflix Sex Education, que está en su tercera temporada.