Народилася 6 травня 1960 року в Парижі. У шкільні роки займалася балетом, у майбутньому збиралася стати адвокаткою. Але влітку 1976 року під час шкільних канікул потрапила на зйомки фільму «Пляжний готель» і вирішила стати акторкою.
До 1980 року Парійо знялася ще в трьох стрічках, але не була помічена публікою і пресою. По-справжньому її кар'єра почалася після роману з Аленом Делоном, який, пробуючи сили в режисурі, зайняв її в головних жіночих ролях у поліційних стрічках «За шкуру поліцейського» (1981) і «Неприборканий»[fr] (1983). Ці ролі також не принесли їй широкої популярності.
Зіркою Анн Парійо стала, виконавши головну роль у фільмі «Її звали Нікіта» (1990) у Люка Бессона, з яким вона пізніше одружилася. Ця роль у культовому фільмі принесла їй найбільшу популярність. Бойовик з елементами драми став однією з великих подій початку 1990-х. Щоб зіграти роль найманої вбивці спецслужб, Парійо брала уроки дзюдо протягом трьох місяців. За роль Нікіти в 1991 році акторка отримала премію «Сезар».
Після завершення зйомок шлюб розпався, але успіх фільму відкрив для Парійо двері до Голлівуду. Роль її опікуна й наставника в Голлівуді взяв на себе продюсер Марк Аллан.
Першою роботою акторки в Америці був фільм Джона Лендіса «Кров невинних» (1992), який добре прийняла публіка, але відкинула критика. У цьому фільмі акторка зіграла вампірку Марію, котра принципово обирає в жертви запеклих негідників. Наступним став фільм Вінсента Ворда «Карта людського серця» (1992).
Масовій ацдиторії знайома й інша американська роль Парійо — королеви-матері Анни Австрійської в «Людині в залізній масці» (1998) з Леонардо Ді Капріо.
У США Парійо також знялася у режисерки Катрін Брейя у фільмі «Інтимні сцени / Секс — це комедія» (2002). Роль альтер-его режисерки вимагала від Парійо весь фільм грати без гриму.
Незабаром акторка повернулася до Європи. Серед її робіт цього періоду — французька драма «Шість днів, шість ночей» та міжнародна постановка «Френкі Старлайт».