Pilou Asbæk lulus dari Denmark National School of Performing Arts pada tahun 2008. Pada tahun yang sama, ia memulai karier dengan memerankan tokoh utama dalam drama Worlds Apart. Ia mendapatkan pengakuan luas setelah tampil sebagai Rune dalam drama penjara R (2010), yang membuatnya memenangkan Penghargaan Aktris Terbaik dari Danish Critic Association dan Robert Award dari Danish Film Academy.

Dalam beberapa tahun berikutnya, Pilou menjadi salah satu aktor terkemuka di Denmark dan internasional. Ia berperan sebagai Kasper Juul di serial TV Borgen, yang memenangkan penghargaan BAFTA. Ia juga tampil dalam film-film terkenal seperti A Hijacking dan A War, yang dinominasikan sebagai Best Foreign Language Film di Academy Awards 2015.

Pilou juga tampil di film Hollywood seperti Lucy bersama Scarlett Johansson, Ben-Hur, dan Ghost in the Shell. Ia dikenal luas karena perannya sebagai Euron Greyjoy di serial Game of Thrones. Dengan sejumlah penghargaan dan pengalaman internasional, Pilou terus menunjukkan kualitas aktingnya yang luar biasa.