Даун Эвелин Пэри с родилась в Нью-Йорке в 1918 году и начала свою актёрскую карьеру ещё в пятилетнем возрасте. На первых этапах своей карьеры она также была известна под именем Даун О’Дэй (англ. Dawn O'Day). В 1934 году, после роли Энн Ширли в фильме «Энн из зелёных крыш», она взяла себе псевдоним своей героини. В 1937 году за роль в фильме «Стелла Даллас» Энн Ширли была номинирована на «Оскар», как «лучшая актриса второго плана». В дальнейшем она снялась в фильмах «Бессменное дежурство ночью» (1940), «Дьявол и Дэниэл Уэбстер» (1941), «Бомбардир» (1943) и ряде других кинокартин. Последним фильмом с её участием стал нуар 1944 года «Это убийство, моя милочка», после которого она оставила съёмки в кино.
Первым мужем Энн Ширли был актёр Джон Пейн (1937—1943), от которого она родила дочь Джули Пейн, которая впоследствии тоже стала актрисой. Её вторым мужем был Эдриан Скотт, брак с которым продлился с 1945 по 1948 год. Третьим и последним мужем актрисы стал племянник Мэрион Дэвис Чарльз Ледерер. Их брак продлился с 1946 года до его смерти в 1976 году.
Энн Ширли умерла в 1993 году от рака лёгких в Нью-Йорке в возрасте 75 лет. За свой вклад в развитие киноиндустрии она была удостоена звезды на Голливудской аллее славы.