Сельма родилась 20 ноября 1858 года в провинции Вермланд (Швеция). Отец Сельмы был отставным военным, мать – учительницей. Кроме Сельмы в семье было ещё четверо детей. Семья жила в родовой усадьбе «Морбакка», принадлежавшей семье Лагерлёф с XVI века. Морбакка стала одним из самых ярких и любимых воспоминаний Сельмы. Эту живописную усадьбу впоследствии она описывала в автобиографических книгах «Морбакка» (1922), «Мемуары ребенка» (1930), «Дневник» (1932).
Когда будущей писательнице было три года, она очень серьезно заболела. Она не могла двигаться, и была прикована к постели. Все это нелегкое время с ней проводили бабушка и тетя, к которым Сельма очень сильно привязалась. Именно они рассказывали девочке сказки, народные легенды, различные родовые хроники и предания.
В 1867 году Сельма поехала в Стокгольм лечиться, и к ней вернулась способность двигаться. В это время она начала писать стихи, баллады, сказочные пьесы. Стать писательницей она мечтала с семи лет.
В 1881 году Лагерлёф поступила в лицей в Стокгольме, а затем в Высшую учительскую семинарию (с 1882 по 1885 год). После окончания семинарии Сельма стала работать учительницей в школе для девочек в городе Ландскруне.
Первый роман Сельмы Лагерлёф «Сага о Йёсте Берлинге» вышел в 1891 году. Потом она продолжала писать романы, сборники новелл, в которых использовала народные легенды и предания. В 1895 году Лагерлёф оставила службу и полностью посвятила себя литературному творчеству. Она много путешествовала, впечатления о поездках находили отражение в её произведениях.
В 1906-1907 годах Сельма Лагерлёф работала над созданием сказочной книги «Чудесное путешествие Нильса Хольгерссона по Швеции». Изначально книга задумывалась как учебник: рассказать детям в занимательной форме о географии Швеции, ее обычаях, традициях и легендах. Однако произведение стало известно во всем мире.
В нашей стране получила известность сказка в пересказе Зои Задунайской и Александры Любарской. А в 1955 году по мотивам сказки был снят советский мультфильм «Заколдованный мальчик».
В 1909 году писательнице Сельме Лагерлёф была вручена Нобелевская премия по литературе «как дань высокому идеализму, яркому воображению и духовному проникновению, которые отличают все её произведения».
После получения Нобелевской премии Лагерлёф выкупила родную усадьбу, переехала туда и жила там до конца жизни.
Сейчас в особняке Морбакка расположен музей Сельмы Лагерлёф. Ежегодно его посещает множество туристов.
Последнее крупное произведение Лагерлёф — трилогия о Лёвеншёльдах: «Перстень Лёвеншёльдов» (1925), «Шарлотта Лёвеншёльд» (1925) и «Анна Сверд» (1928). Это роман, посвященный истории одной семьи на протяжении пяти поколений.
16 марта 1940 года Сельма Лагерлеф ушла из жизни. Но даже спустя десятилетия девчонки и мальчишки все так, же вглядываются в небеса, затаив дыхание. Ведь, может быть, там, под самыми облаками, спеша навстречу приключениям, пролетает бесстрашный гусь Мартин, неся на спине своего верного товарища Нильса.