Fille du célèbre écrivain danois Hans Scherfig, Lone Scherfig étudie le cinéma à l'Université de Copenhague de 1976 à 1980 et obtient en 1984 le diplôme de la National Film School of Denmark. Après avoir réalisé des courts-métrages pour la télévision, elle sort son premier film pour le cinéma : The Birthday trip en 1990. Huit ans plus tard, elle réalise On our own, Grand Prix du Festival du Film de Montréal.
Adepte du Dogme 95 (mouvement cinématographique lancé par Lars von Trier et Thomas Vinterberg en 1995 et qui vise à délaisser les effets spéciaux au profit de l'expressivité des personnages), elle tourne son troisième film, Italian for beginners, qui remporte l'Ours d'argent au Festival de Berlin en 2000 et devient le film scandinave le plus rentable de l'Histoire. Suivant les principes du dogme, elle bannit accessoires, costumes et éclairages artificielles. Ce long-métrage annonce également le goût marqué de la cinéaste pour les "monsieurs tout-le-monde", les personnages ordinaires, héros à la fois drôles, touchants et dramatiques. Grand succès critique et public, il permet à Lone Scherfig d'atteindre une renommée internationale et de tourner, deux ans plus tard, son premier film dans la langue de Shakespeare, Wilbur, qu'elle considère comme le plus abouti de sa carrière. De nouveau, la réalisatrice se glisse dans la peau de ses protagonistes pour montrer au spectateur leur part de doute, de bonté et de méchanceté.
Deux ans après l'échec de Hjemve (2007), une comédie sur le quotidien d'une petite ville danoise, la cinéaste rebondit avec Une éducation. Cette histoire d'amour entre un homme mûr et une jeune fille, inspirée des mémoires de Lynn Barber, reçoit trois nominations à l'Oscar (dont celui du Meilleur Film), le BAFTA Award de la Meilleure Actrice (pour Carey Mulligan) et le Prix du Public au Festival de Sundance. En 2011, Lone Scherfig se lance dans l'adaptation d'une autre histoire d'amour, celle d'Emma et Dexter, héros du roman à succès Un jour de David Nicholls, interprétés à l'écran par Anne Hathaway et Jim Sturgess.