Родилась в семье адвоката и актрисы (отец - Джеральд Томас Хэтэуэй, мать - Кейт МакКоли Хэтэуэй). Именно мать вдохновила Энн Хэтэуэй последовать по её стопам.

Семья переехала в Милбурн, когда Энн было шесть лет. У неё есть старший брат, Майкл, и младший брат, Томас.

Хэтэуэй окончила среднюю школу в Милбурне, принимая участие в школьных театральных постановках и в то же время успевая учиться на "отлично".

Обладая неплохим сопрано, в 1998-м Хэтэуэй выступала в составе хора в Карнеги-холле. Через некоторое время после этого она прошла пробы на телевидении и была утверждена на одну из ролей в телесериале "Будь собой" (Get real, 1999 - 2000).

Её первой главной ролью в кино была роль в фильме "Глаз бури" (The Other Side of Heaven, 2001), вместе с Кристофером Горамом, плюс к этому ещё до начала съёмок в Новой Зеландии она успела пройти кастинг на роль Мии Термополис в фильме Гэрри Маршалла "Как стать принцессой" (The Princess Diaries), где и снялась в 2001 году.

В следующем году Энн - вместе с Чарли Ханнэмом и Джейми Беллом - снялась в фильме "Николас Никлби" (Nicholas Nickleby, 2002), заслужившем хорошие отзывы. Газета Northwest Herald назвала его "невероятно забавным", а Deseret News охарактеризовал его актёрский состав как "достойный Оскара". Но, несмотря на хорошие отзывы критиков, фильм так и не вошёл в широкий прокат, и заработал в Северной Америке меньше $4 млн.

Следующей работой Энн была главная роль в "Заколдованной Элле" (Ella Enchanted, 2004). Фильм получил равнодушные отзывы. Chicago Tribune написал о нём, как о "сладкой конфетке - вкус странно знаком, но не хватает изюминки".

В 2004 году Хэтэуэй была приглашена на роль в "Призраке оперы", от которой ей пришлось отказаться из-за контракта с Диснеем, где как раз начались съёмки "Дневников принцессы 2: Как стать королевой" ( The Princess Diaries 2: Royal Engagement, 2004).

После "Дневников принцессы" Энн начала появляться в менее комедийно-ориентированных лентах. Как сказала она сама, "любой, кто долго был образцом подражания для детей, нуждается в отдыхе". Хотя далее она не преминула отметить, что "это прекрасно - думать о том, что моя аудитория растёт вместе со мной", имея ввиду свою сложившуюся репутацию актрисы, играющей в основном в детских фильмах.

Далее она работала над озвучкой мультипликационной адаптации известной сказки "Правдивая история Красной Шапки" (Hoodwinked!, 2005), получившей смешанные отзывы.

В этом же году Энн была приглашена на главную роль в криминальной драме Барбары Коппл "Крэйзи" (более правильный перевод - "Опустошение", Havoc, 2005).

Это же год был отмечен оскароносной лентой "Горбатая гора" (Brokeback Mountain, 2005), роль в которой стала одной из самых успешных работ актрисы. В этом фильме она исполнила роль жены ковбоя-гомосексуалиста, которого сыграл Джейк Джилленхолл. Фильм заслужил восторженные отзывы и и получил несколько номинаций на премию Американской киноакадемии, в том числе - "за лучший фильм".

Следующим фильмом Хэтэуэй был "Дьявол носит Прада" (The Devil Wears Prada, 2006), где она снялась в роли помощника редактора модного журнала, которую сыграла "божественная", по выражению самой Энн, Мэрил Стрип.

В 2007 году Хэтэуэй прошла первоначальный отбор для комедии "Немножко беременна " (Knocked Up), но выбыла до начала съёмок. Сценарист и режиссёр Джудд Апатоу заявил журналу "Нью-Йорк Таймс": неудача Энн связана с тем, что "она не хотела, чтобы в кадре были использованы реальные кадры родов".

В середине 2007 года Энн снялась в биографической ленте "Джейн Остин" (Becoming Jane, 2007), где сыграла саму знаменитую писательницу.

В этом же году Тим Бёртон планировал пригласить её на роль Джоанны в фильм "Суини Тодд: Демон-парикмахер с Флит-стрит" (Sweeney Todd: The Demon Barber of Fleet Street), но затем роль была отдана Джейн Уайзнер. Решение было обосновано тем, что Бёртон хотел увидеть в этой роли менее известную актрису.

Первой работой Энн в 2008 году была роль в ремейке комедийного телесериала 60-х годов "Напряги извилины" (Get Smart), где приняли участие такие актёры, как Дуэйн Джонсон, Стив Каррелл, Билл Мюррей и Алан Аркин. Фильм стал хитом в прокате и получил множество положительных отзывов.

В 2009 году за роль в фильме "Рэйчел выходит замуж" (Rachel Getting Married, 2008) Энн была номинирована на "Оскар".

В 2010-м она снялась в кассовой комедии "День святого Валентина" (Valentine's Day) и фильме Тима Бертона "Алиса в стране чудес" (Alice in Wonderland), а также комедийной мелодраме Эдварда Цвика "Любовь и другие лекарства" (Love and Other Drugs).

В 2011 году она работала над озвучкой мультфильма "Рио" (Rio) и сыграла главную роль в фильме Лоне Шерфиг "Один день" (One Day).

В 2012-м она сыграла Селину Кайл (Женщина-Кошка) в заключительной части трилогии о Бэтмене режиссёра Кристофера Нолана - "Тёмный рыцарь: Возрождение легенды" (The Dark Knight Rises).