Родилась в Вене и была младшей из шести детей Зигмунда Фрейда и его жены Марты. В детстве получила домашнее образование.   Когда Анне было 13 лет, отец познакомил ее со своей теорией психоанализа. Она стала посещать его лекции и даже присутствовала на приемах пациентов. В 16 лет Анна окончила частный лицей и поступила в учительский институт в Вене. После его окончания, с 1914 года в течение пяти лет преподавала в одной из венских начальных школ, где впервые заинтересовалась проблемами психологии детей. Начиная с 1918 года Анна, уже давно увлекающаяся психоанализом, стала принимать участие во всех заседаниях Венского психоаналитического общества и во всех Международных психоаналитических конгрессах. С 1920 г. работала в английском отделении психоаналитического общества. Под непосредственным руководством отца освоила теорию, методику и технику психоанализа. В 1922 г. опубликовала первую статью «Бьющие фантазии и дневные мечты», в которой исследовала способы прекращения мастурбации. В том же году была принята в Венское психоаналитическое общество и начала практиковать психоаналитическую терапию. Открыла свою собственную психоаналитическую клинику. Специализировалась преимущественно по проблемам психоанализа детского возраста и использования психоаналитических идей в педагогике, в том числе для устранения недостатков обучения и воспитания. Она первая разработала методику и технику детского психоанализа. С 1923 г. работала в Венском институте психоанализа. В 1925—1938 гг. была председателем Венского психоаналитического общества.  В 1927 г. опубликовала работу «Введение в детский анализ». В этой книге Анна Фрейд исходила из того, что психоаналитическая жизнь детей подчиняется иным психическим законам, чем у взрослых. И поэтому при проведении психоанализа нельзя механически переносить на детей те методы анализа, которые используются при анализе психики взрослых. Анна узнала о болезни отца совершенно случайно. Именно благодаря дочери Зигмунд Фрейд смог так долго бороться с болезнью Она взяла на себя все его встречи и доклады, издавала его труды, помогала ему разрабатывать новые концепции и, по сути, стала его личным секретарем. 1 марта 1938 г. гитлеровские войска вошли в Вену, а 22 марта Анну уже вызвали на допрос в гестапо. Позже она вспоминала, что это был самый страшный день в ее жизни. Опасаясь пыток, она даже взяла с собой яд. Этот день произвел на нее такое сильное впечатление, что после войны Анна избегала бывать в Германии. 4 июня семья Фрейдов выехала в Париж, а затем и в Лондон, где ее отец прожил всего лишь год. Он умер после продолжительной борьбы с раком. Не перенеся тяжелых болей, Фрейд попросил о том, чтобы ему ввели смертельную дозу морфия, избавив его от страданий. Анна Фрейд разрешила докторам это сделать, хотя эвтаназия считалась преступлением. От криминальной ответственности Анну спасла только большая известность семьи Фрейд.. Во время войны Анна помогала английским детям - жертвам бомбежек, а в 1939 г. создала приют для таких детей. В 1947 г. открыла курсы подготовки детских психоаналитиков. В 1952 г. Анна Фрейд организовала и возглавила Хэмпстедскую клинику детской терапии, ориентированную на психоаналитическое лечение детей. Как директор этой клиники и курсов психоаналитической терапии она руководила их работой до 1982 г.Выдвинула и разработала ряд идей о детстве и юности как периоде, характеризующимся наличием психических кризисов, переживания которых влияют на формирование и развитие психики и личности человека в дальнейшем. Исследовала различные проявления нормального и анормального индивидуального развития ребенка. В 1973 году Анна Фрейд была избрана президентом Международной психоаналитической ассоциации, что явилось кульминационным пунктом признания ее заслуг в психоаналитической деятельности.  В последние годы жизни она работала в Йельском университете, занимаясь вопросами семейного права, что отразилось в публикации трудов: "По ту сторону главных интересов ребенка"  (1973 г.) и "Перед главными интересами ребенка" (1979 г.), написанных в соавторстве с Дж.Гольштейном и А.Солнитом. 
Анна Фрейд сделала значительный вклад в психоанализ.  Она была сооснователем эго-психологии**,. нашла способы психоаналитического лечения детей, раскрывающие их внутреннюю эмоциональную и интеллектуальную жизнь, разработала методы применения психоаналитической теории для помощи детям и родителям. После смерти отца опубликовала собрание его сочинений как своеобразный памятник творчеству великого психиатора. После войны известность Анны Фрейд начала возрастать.  Она Почетный доктор права Венского университета и университета Кларка (1950 г.), Почетный доктор наук Медицинского колледжа Джефферсона (1964 г.) и ряда университетов (Шеффилдского, 1966 г., Чикагского, 1966 г., Йельского, 1968 г. Член Королевского медицинского общества (1978 г.) и почетный член Королевского колледжа психиатров. Почетный доктор философии университета Гете (1981 г.). Невзирая на тяжелую болезнь, она продолжает научную деятельность. 1 марта 1982 г у Анны случился инсульт, повлекший за собой нарушения речи, функций вестибулярного аппарата и паралич. Но даже в больнице она пыталась работать над книгой о семейном праве. умерла 8 октября 1982 г. в Лондоне. За 60 лет жизни опубликовала более 90 статей, прочитала 88 различных докладов и лекций. Безусловно, ее работы имеют большое культурное, медицинское и общечеловеческое значение.
На  австрийской марке Анна со своим отцом Зигмундом Фрейдом