Agnès Florin se destine d'abord à des études musicales avant de s'orienter vers les sciences humaines et de choisir la psychologie. Après un début de carrière au CNRS à l'université de Poitiers de 1972 à 1990, elle est nommée Professeur à l'Université de Nantes, où elle va conduire des recherches sur le développement des enfants dans les contextes éducatifs (famille, préscolaire, scolaire) qui donneront lieu à plus de 200 publications.
En 1991, elle crée le laboratoire de psychologie de l'Université de Nantes (Education, Cognition, Développement - Labécd), qu'elle dirige jusqu'en 2004, avant de prendre la responsabilité d'une équipe interne qui rejoindra en 2011 le Centre de Recherche en Education (CREN, EA2661).
Elle développe en parallèle la formation de 3ème cycle en psychologie et crée, avec des équipes de 7 autres universités de l'ouest, le Réseau Interuniversitaire en psychologie du développement et de l'éducation (RIPSYDEVE), dont Nantes est l'université d'appui pendant de nombreuses années.