Rođena je u Beču 1895. godine. Bila je najmlađe dete u porodici Frojd, pored tri brata i dve sestre. I kao što često biva sa najmlađom decom, Ana je postala miljenica svoga oca Sigmunda. Imali su izuzetno prisan odnos i provodili su dosta vremena zajedno. Ona je oduvek bila uključena u njegov rad, Frojd ju je podvrgavao svojim analizama i njene događaje iz detinjstva je često koristio kao materijal za svoja istraživanja.
Ana se još u detinjstvu zainteresovala za očev rad. Sa svojih četrnaest godina prisustvovala je sastancima Bečkog psihoanalitičkog udruženja, čitala očeva dela i analizirala spise. Bila je sledbenik, a na neki način i pomoćnik svome ocu.
Po završetku osnovne škole odlučuje se za studije engleskog jezika, ali je rat sprečava u tome. Kasnije je radila kao učiteljica u školi, što je verovatno doprinelo da svoj kasniji rad usmeri baš na proučavanje dece. Od 1920. godine potpuno se posvećuje studijama psihoanalize prilikom čega dolazi do prvih mimoilaženja u proučavanjima nje i njenog oca. Ona se fokusirala na proučavanje Ega (svesnog ja u čoveku) i njegove uloge u životu čoveka, dok je Frojd proučavao Id (podsvesno u čoveku).
Ana je, jedna od prvih, uvidela da se ličnost čoveka najviše formira u ranoj mladosti i da se osoba kasnije samo nadograđuje tokom života. Godine 1922. objavila je svoj prvi analitički rad pod naslovom „Fantazmi i budni snovi jednog tučenog deteta“ i postala član Bečkog psihoanalitičkog društva. Kasnije započinje praktičan rad u proučavanju dece i izdaje prvu knjigu pod naslovom „Upoznavanje sa tehnikama dečje psihoanalize“.
Ana je bila usmerena na praksu, pa je dosta vremena provodila radeći sa decom i adolescentima. Smatrala je da posmatranje deteta u već odraslom pojedincu ne može mnogo toga otkriti, te je potrebno posmatrati decu tokom odrastanja, gde je lakše uticati na uzroke i time kreirati željene posledice. U radu sa decom ona nije bila samo posmatrač, već je ulazila u život dece kao odrasla osoba, ne kao još jedno dete ili zamena za roditelje. Njena pokretačka ideja bila je rešavanje problema u povoju, i ta ideja se i danas uspešno koristi u psihologiji.
Postaje direktorka novootvorenog Instituta za psihoanalizu u Beču 1925. godine i na toj poziciji ostaje do 1938. godine. U ovom periodu, tačnije 1936. godine, objavljuje svoje kapitalno delo pod nazivom „Ja i mehanizmi odbrane” koje je utemeljuje kao teoretičarku ego psihologije.
Zbog Drugog svetskog rata porodica Frojd se seli u London, i Ana tamo nastavlja svoj rad. Osniva kliniku „Hamsted“ kojom i upravlja i na kojoj decenijama terapeutskim radom nadograđuje svoju teoriju o dečjem razvoju. Nakon toga osniva i Kurs za terapiju dece. Redovno odlazi u Sjedinjene Američke Države gde drži predavanja, a 1959. godine je izabrana za inostranog počasnog člana Američke akademije nauka i umetnosti.
Ana je čitav život posvetila svom radu i proučavanju psihologije dece. Što se tiče njenog privatnog života, nikada se nije udavala ni imala decu. Bila je blisko vezana za svoga oca koga je negovala i o kome je brinula sve do njegove smrti.
Ona umire 1982. godine u Londonu, a nakon njene smrti klinka „Hamsted“ menja naziv u „Centar Ane Frojd“. Njena kuća se 1986. godine, po njenoj poslednjoj želji, pretvara u „Frojdov muzej“ koji je posvećen njenom ocu i psihoanalitičkom društvu.