Urodziła się w Kanadzie, w dzieciństwie razem z rodzicami przeniosła się do Nowej Zelandii, obecnie mieszka w Stanach Zjednoczonych. Jej matka Mary Paquin (z domu Brophy) jest nauczycielką, ojciec Brian Paquin, to z zawodu szkolny pedagog. Anna ma również trójkę rodzeństwa, brata Andrew (ur. 1977) i siostrę Katyę (ur. 1980) oraz przyrodnią siostrę Isabell Rist (ur. 1990). Uczęszczała do Raphael House Rudolf Steiner School w Nowej Zelandii oraz w latach 1994–1995 do Hutt Intermediate School. Po rozwodzie rodziców zamieszkała w Los Angeles, gdzie ukończyła Windward School w 2000 roku. Następnie rozpoczęła studia na Columbia University, gdzie na zajęcia uczęszczała wraz z Julią Stiles.
Po Tatum O’Neal jest najmłodszą zdobywczynią Oscara w historii – otrzymała go za drugoplanową rolę w Fortepianie w reżyserii Jane Campion. Miała wówczas 11 lat. W filmie zagrała córkę niemej kobiety (Holly Hunter) ze Szkocji korespondencyjnie wydanej za mąż za nowozelandzkiego rolnika. Była to jej debiutancka rola filmowa.
W 2009 roku otrzymała Złoty Glob dla najlepszej aktorki w serialu dramatycznym za rolę w serialu Czysta krew. W tym samym roku w telewizyjnym filmie Dzieci Ireny Sendlerowej wcieliła się w postać głównej bohaterki Ireny Sendlerowej, polskiej pielęgniarki, która podczas II wojny światowej uratowała ponad 2.500 żydowskich dzieci.
W 2009 roku nominowana do kolejnej edycji nagrody Złoty Glob. Paquin otrzymała dwie nominacje telewizyjne: dla najlepszej aktorki w serialu dramatycznym za udział w drugim sezonie serialu Czysta krew, oraz za dla najlepszej aktorki w filmie telewizyjnym lub miniserialu za rolę Ireny Sendlerowej w obrazie Dzieci Ireny Sendlerowej.