Sie erhielt ihre Ausbildung zur Schauspielerin bei Arthur Kraußneck und debütierte 1906 in Bielefeld. 1907 wurde sie an die Königlichen Schauspiele in Berlin verpflichtet und agierte bis 1919 an Berliner Bühnen. Dort war sie als Julia in Romeo und Julia, als Käthchen von Heilbronn und als Gretchen in Faust zu sehen.
1919 wechselte sie an das Volkstheater in Wien. Hier verkörperte sie besonders Figuren der Dramen Frank Wedekinds und Oscar Wildes. Zu dieser Zeit kam sie auch zu ihren ersten Rollen beim österreichischen Stummfilm.
Nach Kriegsende trat Annemarie Steinsieck vor allem an der Tribüne und am Theater am Kurfürstendamm auf. Eine ihrer bedeutendsten Altersrollen war die Gräfin in Die Soldaten. Als Schauspiellehrerin bildete sie neben anderen Sabine Thalbach und Evamaria Bath aus. Sie war mit dem Schauspieler Hugo Werner-Kahle verheiratet, mit dem sie in einigen Stummfilmen gemeinsam zu sehen war.
↑Steinsieck, Annemarie. In: Theodor Kellenter: Die Gottbegnadeten : Hitlers Liste unersetzbarer Künstler. Kiel: Arndt, 2020, ISBN 978-3-88741-290-6, S. 410f.