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.
Wiosną 1931 roku wyszła za mąż za Sture Lindgrena, przestała pracować na etacie, ale w domu nadal redagowała przewodnik dla Królewskiego Klubu Automobilowego. Wiosną 1934 roku przyszła na świat jej córeczka Karin. W końcu lat 30. pracowała jako stenografistka dla docenta kryminologii, Harry'ego Södermana. 1 września 1939 roku zaczęła pisać swój pierwszy „Dziennik czasu wojny” (ostatecznie 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 Pończoszance, postaci wymyślonej przez jej córkę.
Debiutowała literacko dosyć późno, w wieku 37 lat, książką „Zwierzenia Britt-Marii”. Powieść została bardzo pozytywnie przyjęta i autorka rozpoczęła pisanie kolejnych książek dla dzieci. Lindgren zastąpiła moralizatorstwo dawnych utworów humorem, trafną obserwacją obyczajowo-psychologiczną oraz powiązaniem świata swych książek ze współczesną rzeczywistością lub ludową fantastyką.
W sierpniu 1945 roku wydawnictwo Rabén & Sjögren nagrodziło „Pippi Pończoszankę” I nagrodą w konkursie na książkę dla dzieci w wieku 6-10 lat. W 1946 roku, gdy ukazał się drugi tom przygód Pippi, pojawiły się głosy krytyczne, które dały początek gwałtownej dyskusji w prasie nauczycielskiej i codziennej. Powszechnie szanowany profesor John Landqvist nazwał Astrid niekulturalnym beztalenciem, a Pippi dzieckiem o chorej wyobraźni. Cała ta dyskusja nie wywołała u pisarki żywej reakcji.
Jesienią 1946 roku Astrid Lindgren rozpoczęła pracę w wydawnictwie Rabén & Sjögren jako redaktor książek dla dzieci. Pracowała na tym stanowisku 25 lat.
W jej dorobku literackim znajduje się ponad 20 powieści i zbiorów opowiadań dla dzieci, a także 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 suma wydanych egzemplarzy przekroczyła w 2000 roku liczbę 10 milionów.
Pisarka otrzymała wiele nagród szwedzkich i zagranicznych (m.in. Right Livelihood Award w 1994). Na wniosek polskich dzieci otrzymała Order Uśmiechu. W Polsce przyznano jej także w 1989 roku tytuł doktora honoris causa Uniwersytetu Warszawskiego.
Zmarła 28 stycznia 2002 roku po krótkiej chorobie.