Anna Madeley s-a născut la 01.10.1977, în Londra, Anglia. A urmat cursurile North London Collegiate School. Profesoara ei de logopedie i-a aranjat niște audiții, iar ea și-a început cariera de actriță la șapte ani. Apoi s-a format la Central School of Speech and Drama. Această actriță a jucat trei sezoane cu Royal Shakespeare Company, în stagiunile 2001–2002 și 2003–2004; a apărut în trei producții off-West End, în The Roman Actor, iar din 2003 până în 2005, a fost membră a distribuției emisiunii The Royal, în care a jucat rolul asistentei Samantha Beaumont. A apărut în producții la fiecare dintre principalele canale de televiziune britanice și a lucrat la radio și în film. În 2005, Madeley a apărut în trei producții din afara West End (Colder Than Here, The Philanthropist, The Cosmonaut’s Last Message), în rolurile Aaron și tânărul Alexander Ashbrook în piesa Coram Boy de la Royal National Theatre. În 2006, a jucat în filme de televiziune, ca: The Secret Life of Mrs Beeton, Aftersun, The Outsiders. La începutul anului 2007, a fost un personaj central în al doilea episod din Lewis, și a apărut în serialul Consent. În februarie 2007, a jucat-o pe Nina în piesa The Seagull ca dublură, când actrița originală s-a îmbolnăvit. Madeley a fost singura membră a distribuției care și-a reluat rolul în producția lui Grindley de pe Broadway din 2009, The Philanthropist. În 2010, ea a apărut în Jurnalele secrete ale domnișoarei Anne Lister. În ianuarie 2013, Madeley a jucat în prima piesă de teatru live a Hammer Films, o nouă adaptare scenică a filmului The Turn of the Screw. În 2016, a jucat rolul Clarissa Eden în serialul The Crown. În 2018, a interpretat rolul Marie Stahlbaum în filmul fantastic /de aventură Spărgătorul de nuci și cele patru tărâmuri. În 2020, a jucat-o pe Kate Kendrick în Deadwater Fell și a fost distribuită în rolul menajerei Audrey Hall în remake-ul filmului All Creatures Great and Small. În plan personal, partenerul lui Madeley este actorul Geoffrey Streatfeild.