Trine Dyrholm nasceu em Odense na ilha de Fiónia na Dinamarca. Em 1987, aos 14 anos, participou do festival de música Dansk Melodi Grand Prix. Em 2003, foi indicada ao Robert prisen de melhor atriz pelo filme P.O.V. - Point of View, lançado originalmente em 2001, do diretor Tómas Gislason. Foi novamente indicada em 2006 por Flies on the Wall (2005), em 2007 com Offscreen (2006) e em 2008 com Daisy Diamond de Simon Staho.[2] Ela ganhou o prêmio de melhor atriz coadjuvante em 2005 por Em Suas Mãos e voltou a vencê-lo em 2007 com Além do Desejo.[3]
Em 2009, ganhou o prêmio de melhor atriz na Semana Internacional de Cine de Valladolid por seu papel em Pequeno soldado de Annette K. Olesen e pelo qual foi novamente indicada ao Robert prisen.
