Анна Седокова родилась 16 декабря 1982 года в Киеве. Мать — Светлана Седокова, отец — Владимир Седоков, старший брат — Максим Седоков. На Украину её родители переехали из Томска, оставить который они были вынуждены из-за сложных отношений между их семьями.
Когда ей исполнилось пять лет, отец оставил семью. Некоторое время Аня жила с бабушкой в Томске, затем отец забрал её в Киев, а ещё спустя некоторое время она вновь осталась с мамой, потеряв отца из вида практически на двадцать лет. По словам Анны, выйти на связь с ней отец попытался лишь во время её первой беременности, написав на e-mail, но она не стала отвечать, посчитав это неуважением к своей матери. В 2010 году Анна узнала, что её отец погиб.
До восемнадцати лет Анна жила с мамой и братом в Киеве в районе Воскресенка. Мама Седоковой работала учительницей музыки и английского языка, подрабатывала репетиторством. «Она уходила из дома рано утром и возвращалась поздно вечером, — вспоминала Анна. — Пахала как лошадь, чтобы обеспечить нас с братом».
С самого раннего детства Анна занималась музыкой и танцами. В 6 лет стала участницей народного ансамбля Украины «Свiтанок». Окончила общеобразовательную школу с золотой медалью, с отличием окончила музыкальную школу по классу фортепиано. После окончания школы поступила в Киевский национальный университет культуры и искусств по специальности «Актёр и ведущий телевидения», окончив его с красным дипломом. Параллельно с обучением девушка искала подработку: в 15 лет работала моделью, некоторое время она проработала ведущей в клубе, затем ей предложили работу ведущей в программе «O-TV Models» на музыкальном канале «O-TV». Спустя некоторое время Седокова стала ведущей утреннего шоу «Подъём» на «Новом канале», а параллельно вела радиошоу «Девичник» на радио «Super-Nova».
В начале 2000 года Анна участвует в кастинге в новую женскую поп-группу, которая позже получила название «ВИА Гра». Однако кастинг девушка не прошла из-за возраста. На тот момент ей было семнадцать и продюсеры сочли её слишком юной для такого коллектива. Лишь в начале 2002 года, когда группу было решено превратить из дуэта в трио, Анна вошла в состав «ВИА Гра». Седокова стала первой рыжеволосой участницей группы, вместе с блондинкой Алёной Винницкой и брюнеткой Татьяной Найник они представляли группу в уже привычном для зрителей формате трио — брюнетка, блондинка и рыженькая. Седокова быстро стала фронт-вокалисткой и лидером коллектива, при ней группа достигла грандиозного успеха, их состав с Надеждой Грановской и Верой Брежневой журналисты и поклонники группы до сих пор называют «золотым» составом «ВИА Гры», самым сильным, успешным и сексуальным за всю историю группы. Но в мае 2004 года Анна покинула группу, вышла замуж за футболиста Валентина Белькевича и родила дочь Алину. Однако вскоре решила вернуться на сцену.
Уйдя из группы «ВИА Гра», Анна снялась для мужского журнала Maxim, будучи на четвёртом месяце беременности. В апреле 2006 года певица под псевдонимом Аннабель выпустила клип на песню «Моё сердце». Первое после перерыва появление Анны на сцене состоялось в сентябре на фестивале «Пять звёзд» в Сочи. По результатам Анна стала обладателем «Приза зрительских симпатий». В конце года она прошла кастинг и стала ведущей программы «Новые песни о главном» на Первом канале. Также в декабре Анна снялась для журнала Playboy, поскольку 90 % читателей этого журнала хотели видеть на обложке именно её. В 2006 году Анна стала лауреатом фестиваля «Песня года» (Украина) с песней «Моё сердце».
В конце 2006 — начале 2007 Анна подписала контракт с звукозаписывающей компанией REAL Records, выпустила клип на песню «Самая лучшая девочка», появилась со своими песнями в нескольких передачах на российских и украинских каналах. Был анонсирован выход первого сольного альбома. Но затем по неизвестным причинам певица решила взять паузу.
В 2008 году певица стала со-ведущей шоу российского «Первого канала» «Король ринга», ведущей украинского телешоу «Телезвезда — суперзвезда», а также приняла участие в проекте Ильи Авербуха «Ледниковый период-2», где её партнёром стал фигурист-профессионал Андрей Хвалько. В сентябре 2008 года выпустила клип на песню «Привыкаю». Также в 2008 году на украинском телевидении выходит сериал «Сила притяжения» с участием Седоковой. По итогам 2008 года Анна была признана самой сексуальной телеведущей России по мнению рейтинга «ТОП 10 SEXY» Радио Монте-Карло и самой стильной телеведущей Украины по мнению «ELLE Style Awards». В декабре 2008 года Анна стала обладателем диплома фестиваля «Новые песни о главном» за песню «Привыкаю».
В марте 2009 года Анна стала участницей музыкального шоу Первого канала «Две звезды». Напарником Анны стал Вадим Галыгин. 2 июня на «Русском Радио» Анна презентовала свою новую песню «Селяви» (позднее название сменилось на «Драма»), автором которой стали сама Анна и музыкальный продюсер Дмитрий Климашенко. По словам Анны, она посвятила её своему другу, расставшемуся со своим бой-френдом. 9 октября на Love Radio состоялась премьера песни «Холодное сердце», которую Анна записала совместно с Джиганом. Также в 2009 году Седокова снялась в фильме «Москва. RU», гонорар от съёмок в котором Анна отдала на благотворительность.
В марте 2010 года вышла книга Анны «Искусство соблазнения». В мае 2010 года выходят сразу два клипа певицы — сольный клип «Драма» и дуэтный клип с рэпером Джиганом «Холодное сердце», снятый в октябре 2009 года. В сентябре Анна приняла участие в шоу «Звезда+Звезда», украинском аналоге проекта «Две звезды», в паре с Виктором Логиновым. В октябре Анна объявляет о начале концертного тура по городам СНГ и презентует новую шоу-программу в московском клубе «Pacha». В ноябре 2010 года приняла участие в юбилейном концерте группы ВИА Гра, который прошёл на Украине. На концерте Анна исполняла несколько композиций вместе с группой и солистками разных лет, а также две сольные композиции. «… бурными овациями зал взорвался, когда на сцене появилась Анна Седокова. Сложилось впечатление, что половина зрителей пришла на концерт, чтобы увидеть и услышать именно эту певицу», — написали позже журналисты. В ноябре 2010 прошли съёмки нового клипа певицы на песню «Ревность», имеющий откровенный сюжет и намёки на лесбийскую любовь. Видео и фото со съёмок клипа вызвали скандал, после которого клип был перемонтирован для показа по телевидению в дневное время и премьера состоялась 22 декабря на канале RU.TV. Также в 2010 году вышла дуэтная версия клипа «Привыкаю» совместно с рэп-командой «Караты», снятая в 2008 году и включающая не вошедшие в оригинал сцены. В декабре завершились съёмки комедии «Беременный», в котором Анна сыграла заглавную роль. В конце года Анна также представила мэшап песни «Холодное сердце» и песни украинского певца Макса Барских «S.L.».
В 2011 году Анна приняла участие во втором сезоне телешоу «Звезда+Звезда», стала ведущей передачи «Женская логика» на украинском канале ICTV. В июне состоялась премьера новой песни «Love U», которую певица выложила для свободного скачивания на официальном сайте.
5 сентября в Москве состоялась премьера фильма «Беременный», а 8 сентября фильм вышел в общероссийский прокат.
16 сентября на сайте Youtube, на легальном канале российской музыки «Ello», состоялась премьера клипа на песню «Космос», саундтрека к фильму «Беременный», призванного поддержать его прокат.
Осенью 2011 года Анна стала ведущей российской версии реалити-шоу «Проект Подиум», премьера которого состоялась 8 октября 2011 года на канале MTV Россия.
31 января 2012 года на «Первом популярном радио» состоялась премьера песни «Такси».
11 сентября состоялась премьера клипа на песню «Что я наделала?», а в ноябре — премьера клипа на песню «Небезопасно», спетую вместе с Мишей Крупиным.
С 23 июня 2004 года по начало 2006 года Анна Седокова была замужем за белорусским футболистом, капитаном киевского Динамо, Валентином Белькевичем. 8 декабря 2004 родилась дочка Алина Белькевич.
С 2010 года обучается актёрскому мастерству в студии Скотта Седиты (Scott Sedita Acting Studios) в Западном Голливуде (Лос-Анджелес, Калифорния).
12 февраля 2011 года Анна вышла замуж за бизнесмена Максима Чернявского. 24 июля 2011 года в медицинском центре Cedars-Sinai (США, Калифорния) родилась дочка Моника. В феврале 2013 года Анна Седокова обьявила о разводе с Максимом Чернявским.
