Po raz pierwszy na arenie międzynarodowej Anders Södergren pojawił się 4 stycznia 1997 roku w zawodach Pucharu Kontynentalnego w Hudiksvall, gdzie zajął 31. miejsce w biegu na 10 km techniką dowolną. Miesiąc później wystartował na mistrzostwach świata juniorów w Canmore, gdzie na tym samym dystansie stylem klasycznym zajął 26. pozycję. Był to jego jedyny start na mistrzostwach świata juniorów.
W Pucharze Świata zadebiutował 13 marca 1998 roku w Falun, zajmując 56. miejsce w biegu na 30 km klasykiem. Pierwsze pucharowe punkty wywalczył dziewięć miesięcy później, 28 grudnia 1999 roku w Garmisch-Partenkirchen, gdzie zajął 25. miejsce w sprincie stylem dowolnym. Pierwszy raz na podium zawodów pucharowych stanął 21 grudnia 2002 roku w Ramsau, zajmując drugie miejsce w biegu łączonym na 20 km. W zawodach tych wyprzedził go jedynie NiemiecAxel Teichmann, a trzecie miejsce zajął jego rodak Tobias Angerer. Było to jego jedyne podium w sezonie 2002/2003 i w klasyfikacji generalnej zajął ostatecznie 43. miejsce. W lutym 2003 roku startował na mistrzostwach świata w Val di Fiemme, gdzie wspólnie z Mathiasem Fredrikssonem, Perem Elofssonem i Jörgenem Brinkiem zdobył brązowy medal w sztafecie. Na tej samej imprezie zajął też drugie miejsce na dystansie 50 km techniką dowolną, ulegając jedynie CzechowiMartinowi Koukalowi. Na rozgrywanych dwa lata wcześniej mistrzostwach świata w Lahti był piętnasty zarówno w biegu na 30 km stylem klasycznym, jak i na 50 km stylem dowolnym.
Sezon 2003/2004 przyniósł mu cztery miejsca na podium zawodów PŚ, wszystkie wywalczone w pierwszej części sezonu. Najpierw był trzeci w biegu na 15 km klasykiem 28 listopada 2003 roku w Ruce, dzień później był drugi w biegu łączonym na 30 km, następnie 13 grudnia 2003 roku w Davos zajął ponownie trzecie miejsce na 15 km klasykiem, a tydzień później w Ramsau był trzeci w biegu łączonym. Poza tym jeszcze trzykrotnie plasował się w czołowej dziesiątce, co pozwoliło mu zająć dziesiąte miejsce w klasyfikacji generalnej. Kolejny sezon był nieco słabszy, Szwed tylko raz zdołał stanąć na podium: 18 grudnia 2004 roku w Ramsau był drugi za FrancuzemVincentem Vittozem w biegu łączonym na 30 km. Podczas mistrzostw świata w Oberstdorfie w 2005 roku w pierwszej trójce nie znalazł się ani razu. Zajął tam między innymi piąte miejsce w biegu łączonym, siódme w sztafecie oraz dziewiąte w biegu na 50 km klasykiem.
Najważniejszym punktem sezonu 2005/2006 były igrzyska olimpijskie w Turynie. Razem z Matsem Larssonem, Johanem Olssonem i Mathiasem Fredrikssonem wywalczył tam brązowy medal w sztafecie. W startach indywidualnych dwukrotnie był blisko medalu: w biegu łączonym był piąty, a na dystansie 50 km stylem dowolnym zajął szóste miejsce, najwyższe spośród Szwedów. W zawodach pucharowych trzykrotnie stawał na podium: 21 stycznia 2006 roku w Oberstdorfie był drugi w biegu łączonym, 11 marca 2006 roku w Oslo odniósł swoje pierwsze zwycięstwo, wygrywając bieg na 50 km stylem dowolnym, a 19 marca 2006 roku w Sapporo był trzeci w biegu łączonym. W klasyfikacji generalnej dało mu to ósmą pozycję, a w klasyfikacji dystansowej zajął trzecie miejsce, przegrywając tylko z Angererem i Vittozem. Sezon 2006/2007 zaczął od 40. miejsca w biegu na 15 km 18 listopada 2006 roku w Gällivare, jednak już tydzień później był trzeci na tym samym dystansie stylem klasycznym. Było to jego jedyne podium w tym sezonie, jednak jeszcze czterokrotnie plasował się w czołowej dziesiątce i ostatecznie w klasyfikacji generalnej był piętnasty. Wziął też udział w pierwszej edycjiTour de Ski, zajmując szesnaste miejsce w klasyfikacji końcowej. Na mistrzostwach świata w Sapporo w 2007 roku reprezentacja Szwecji w składzie: Mathias Fredriksson, Martin Larsson, Anders Södergren i Marcus Hellner zdobyła kolejny brązowy medal w sztafecie. Najlepszym indywidualnym wynikiem Södergrena było ósme miejsce w biegu łączonym na 30 km.
Najlepsze wyniki w Pucharze Świata osiągnął w sezonie 2007/2008, kiedy to zajął siódme miejsce w klasyfikacji generalnej. W ponad dwudziestu startach tylko trzy razy nie zdobył punktów. Trzykrotnie też stawał na podium: 24 listopada w Beitostølen był trzeci w biegu na 15 km stylem dowolnym, 23 lutego w Falun drugi w biegu łączonym, a 8 marca w Oslo wygrał na dystansie 50 km techniką dowolną. Poza tym pięciokrotnie zajmował miejsca w pierwszej dziesiątce, a drugą edycję TdS zakończył na szesnastym miejscu. Tour de Ski 2008/2009 nie zdołał ukończyć, wycofując się z rywalizacji przed piątym etapem. Na rozgrywanych na przełomie lutego i marca 2009 roku mistrzostwach świata w Libercu Södergren zdobył srebrny medal w biegu łączonym, przegrywając tylko z Petterem Northugiem z Norwegii. Na tych samych mistrzostwach był też osiemnasty w biegu na 15 km klasykiem, został zgłoszony do biegu na 50 km stylem dowolnym, ale ostatecznie w nim nie wystartował. Po raz pierwszy od 2001 roku zabrakło go także w składzie szwedzkiej sztafety. W zawodach pucharowych startował sporadycznie, raz stając na podium – 14 lutego 2009 roku w Valdidentro zwyciężył w biegu na 15 km stylem klasycznym. Było to jego ostatnie podium w zawodach PŚ.
Swój jedyny złoty medal na międzynarodowej imprezie wywalczył podczas igrzysk olimpijskich w Vancouver w 2010 roku, gdzie wraz z Danielem Richardssonem, Johanem Olssonem i Marcusem Hellnerem zwyciężył w sztafecie. Zajął także dziewiąte miejsce na dystansie 50 km techniką klasyczną, a w biegu łączonym na 30 km uplasował się jedno miejsce niżej. W zawodach Pucharu Świata wystartował tylko siedmiokrotnie, najlepszy wynik osiągając 13 marca 2010 roku w Oslo, gdzie był czwarty w biegu na 50 km stylem dowolnym. W klasyfikacji generalnej sezonu 2009/2010 zajął 32. miejsce. W kolejnych sezonach osiągał coraz słabsze wyniki, startował jednak na najważniejszych imprezach. Podczas mistrzostw świata w Oslo w 2011 roku wspólnie z Richardssonem, Olssonem i Hellnerem zdobył srebro w sztafecie, a indywidualnie najlepiej wypadł na dystansie 50 km stylem dowolnym, który ukończył na czternastej pozycji. Na rozgrywanych dwa lata później mistrzostwach świata w Val di Fiemme nie brał udziału w biegu sztafetowym, zajął jednak piętnaste miejsce na 50 km klasykiem oraz dziewiętnaste w biegu łączonym. W lutym 2014 roku brał udział w igrzyskach olimpijskich w Soczi, zajmując czternaste miejsce w biegu łączonym oraz siódme w biegu na 50 km techniką dowolną. Na mistrzostwach świata w Falun w 2015 roku zajął 15 lokatę na dystansie 50 km stylem klasycznym. Po sezonie 2014/15 postanowił zakończyć sportową karierę.