Энн Хэтэуэй родилась 12 ноября 1982 года в Бруклине, Нью-Йорк в семье юриста и актрисы. Её назвали Энн, чтобы она была полной тёзкой жены Шекспира Энн Хэтэуэй. В детстве играла в театре.
Впервые Энн появилась на экране в телесериале 1999 года Будь собой. В 2001—2003 играла в детских фильмах компании Disney, таких как «Дневники принцессы» режиссёра Гарри Маршалла. Персонаж «Дневников принцессы», американская школьница Миа Термополис узнаёт, что она унаследовала престол небольшого европейского государства Дженовия. Маршалл сравнивал Хэтэуэй с Джулией Робертс, Одри Хепбёрн и Джуди Гарленд. Затем несколько семестров Хэтэуэй проучилась в колледже «Вассар» (Vassar College).
В 2002 году Хэтэуэй озвучивала роль в анимационном фильме «Возвращение кота» режиссёра Хироюки Мориты. В этом же году актриса играет роль Мэделайн Брэй в экранизации романа Чарльза Диккенса «Николас Никлби» режиссёра Дугласа МакГрета.
В 2004 году Хэтэуэй снимается в картине «Заколдованная Элла» режиссёра Томми О’Хейвера и сиквеле «Дневники принцессы 2: Как стать королевой». Ей предлагали роль в картине «Призрак Оперы», но из-за недостатка времени она отказалась. Затем она озвучивает роль в мультфильме «Правдивая история Красной Шапки» (2005).
В 2005 году Хэтэуэй играла в молодёжной драме «Крэйзи» и награждённом тремя «Оскарами» фильме «Горбатая гора» Энга Ли, выступив в роли жены ковбоя-бисексуала. В фильме «Дьявол носит Prada» (2006) Хэтэуэй снимается с Мерил Стрип, она играет ассистента главного редактора журнала мод.
В 2007 году вышел фильм «Джейн Остин», где она играет роль знаменитой английской писательницы. Хэтэуэй отказалась от участия в съёмках комедии Джадда Апатоу «Немножко беременна». В 2009 году Хэтэуэй была номинирована на премии «Оскар» и «Золотой глобус» за роль в картине «Рэйчел выходит замуж».
В 2009 году была названа самой лучшей молодой актрисой по версии LoveFilm.
В 2011 году была задействована на съёмках фильма Лоне Шерфиг «Один день», релиз которого состоялся 18 августа 2011 года.
27 февраля 2011 года Энн Хэтэуей совместно с Джеймсом Франко провела 83-ю церемонию «Оскар».
Энн Хэтэуэй почти 4 года встречалась с итальянским бизнесменом Рафаэлло Фольери (), обвиненным в расхищении 50 миллионов долларов, пожертвованных миллиардером Рональдом Бёрклом () в фонд помощи католическим церквям. Энн Хэтэуэй являлась соучредителем этого и некоторых других фондов. Личные дневники актрисы были приобщены к делу в качестве доказательства обвинения, однако самой актрисе обвинения не были предъявлены. Вскоре после разрыва с Рафаэлло Фольери Энн начала встречаться с актером и дизайнером ювелирных украшений Адамом Шульманом, с которым они не расстаются уже три года. В ноябре 2011 года пара объявила о помолвке.