Аса Баттерфилд родился в Лондоне, Великобритания, в семье Жаклин Фарр и Сэма Баттерфилда. Кроме Асы, в семье росли его старший брат Морган и младшая сестра Локси.
Баттерфилд начал свою актёрскую карьеру в семилетнем возрасте, на сцене школьного театра. В 2006 году состоялся дебют Асы в кино; мальчик исполнил роль Эндрю в телевизионной драме Саймона Шора «После Томаса (англ.)русск.».
Двумя годами позже Баттерфилд сыграл немецкого мальчика Бруно в драме Марка Хермана «Мальчик в полосатой пижаме», за роль которого номинировался на Премию британского независимого кино в номинации «Наиболее перспективный новичок», но проиграл Деву Пателю.
В 2011 году Аса Баттерфилд исполнил роль Хьюго Кабре в приключенческом фильме Мартина Скорсезе «Хранитель времени», где его партнёрами по съёмочной площадке былиБен Кингсли и Хлоя Морец. Картина была благосклонно принята кинокритиками и успешно проявила себя в мировом прокате.
На 2013 году запланировано участие Баттерфилда в научно-фантастическом фильме Гэвина Худа «Игра Эндера», где он сыграет Эндера Виггина.