Анна Максвелл Мартин родилась 10 мая 1977 года в Беверли, Восточный Йоркшир, Англия. С детства Анна мечтала стать актрисой, хотя ее семья не имела никакого отношения к искусству. Она играла главные роли в школьных спектаклях и в известном «Breezeblock Park» в роли Бетти, добавив к имени Максвелл (имя ее дедушки) во избежания путаницы со свертницей. Ее отец был директором фармацевтической компании, мать - исследователем. Мать бросила работу ради воспитания Анны и ее старшего брата Адама. После окончания школы, Анна изучала историю в Ливерпульском университете, специализирующимся на Первой мировой войне.
В возрасте 20 лет Анна пробовалась в престижную Королевскую академию драматического искусства, но тем не менее, провалилась. В Лондонскую же академию драматического искусства была принята. К сожалению, во время ее обучения в «LAMDA», от онкологии скончался отец. Анна не сдалась под тяжестью горя и завершила учебу. Ей верилось, что об этом мечтал ее отец. Все эмоции она вдохнула в спектакли, исполнив ведущую роль в «Ромео и Джульетте», а также в постановках «Three Birds Alighting On A Field», «Много шума из ничего», «Mother Clap» и «Way Of The World». После успешного завершения учебы, Анна исполняла роли в постановках «Coast Of Utopia» и «Dumb Show», театра «Роял-Корт» в Лондоне.
В 2002 году Анна была приглашена на небольшую роль в детективный телесериал «Чисто английские убийства» (Midsomer Murders), затем последовала роль в британском научно-фантастическом телесериале «Доктор Кто» (Doctor Who). В 2005 году Анна исполнила роль Эстер Саммерсон в мини-сериале «Холодный дом» (Bleak House, 2005), адаптации книги Чарльза Диккенса «Холодный дом».
В 2008 году актриса сыграла в драме Хетти Макдональда «Белая девочка» (White Girl), для телеканала британской вещательной корпорации «BBC». За эту роль Анна была номинирована Британской академией кино и телевизионных искусств. Актриса также выступала в нескольких радиопостановках «BBC Radio 4». В июле 2009 года была приглашена на роль в драму режиссера Доминика Сэваджа «Свободное падение» (Freefall, 2009).
В 2012 году исполнила роль Сьюзан в британском детективном сериале «Код убийства» (The Bletchley Circle), где четыре женщины во время войны служившие дешифровщицами в Блетчли-парке - главном шифровальном подразделении Великобритании, спустя 9 лет объединяются, чтобы используя свои уникальные навыки поймать серийного убийцу.
Личная жизнь
В 2009 году у Анны и ее гражданского мужа Роджера Мичелла родилась дочь Мэгги.