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Berit Elisabeth Andersson est la plus jeune des deux filles de Josef Andersson, homme d'affaires, et de Karin Mansson, travailleuse sociale[3].
Après des études à l'académie d'art dramatique deStockholm, puis au conservatoire national, elle est engagée parIngmar Bergman au théâtre deMalmö. Elle débute au cinéma en 1953. En 1955, Bergman lui offre un petit rôle dansSourires d'une nuit d'été, puis en1957 un rôle plus important, celui de la compagne de Jof, dansLe Septième Sceau.
En 1966 Bibi Andersson partage l'affiche avecLiv Ullmann pour le filmPersona, l'une des réalisations les plus célèbres du même Bergman.