De 1949 à 1952, Allan Edwall étudie à la Dramatens elevskola de Stockholm (l'école du théâtre dramatique royal — en suédois, Kungliga Dramatiska Teatern, abrégé Dramaten —), où il a en particulier comme condisciple Max von Sydow. En 1950, il débute comme acteur au Dramaten. Là, il interprète soixante-trois rôles (dont bon nombre dans des mises en scène d'Alf Sjöberg), la dernière fois en 1993 ; en outre, lui-même met en scène deux pièces (en 1970 et 1978) et deux autres, qu'il a écrites, sont jouées en 1972 et 1978, toujours au Dramaten. En 1986, il fonde à Stockholm un théâtre indépendant, le Teater Brunnsgatan Fyra(en), où il travaille notamment avec la dramaturge Kristina Lugn (celle-ci, depuis le décès d'Edwall en 1997, en est la directrice artistique).
Au cinéma, où il est acteur entre 1953 et 1989, Allan Edwall collabore entre autres, à plusieurs reprises et dès 1960, avec Ingmar Bergman — qu'il retrouve au théâtre en 1970-1971 —. Mentionnons son rôle (l'un des mieux connus en France) d’Oscar Ekdahl dans le dernier film de Bergman en 1982, Fanny et Alexandre. À la télévision, il participe à des téléfilms (deux sont réalisés par Bergman) et à quelques séries, entre 1958 et 1991. Il est également réalisateur de trois films et de deux téléfilms, dont il est aussi le scénariste (et acteur, s'agissant des films). Notons encore qu'il collabore comme scénariste avec d'autres réalisateurs, sur un film (adapté d'un de ses romans, car il est écrivain à ses heures), un téléfilm et deux mini-séries — voir filmographie ci-dessous —.
Enfin, activité non négligeable dans sa carrière, Allan Edwall est l'auteur-compositeur-interprète de nombreuses chansons dans un style populaire, du genre musique folk. Ainsi, il publie six albums de musique entre 1979 et 1991 (quatre autres seront encore publiés en 2002 et 2005, donc à titre posthume).
