Актриса родилась в 1974 году в семье известного российского режиссера Никиты Михалкова. О детстве и взрослении дочки Михалков снял экспериментальный фильм "Анна: от 6 до 18". Сама Михалкова его критиковала, называя "эксгибиционизмом души" и "препарированием" ее личной жизни. После школы девушку отправили учиться за границу, изучать историю искусств в Италии и Швейцарии. Вернувшись, она закончила актерский факультет ВГИКа в Москве.
Многим телезрителям Михалкова запомнилась в первую очередь как ведущая передачи "Спокойной ночи, малыши" (вела ее с 2002 года). Женщина говорила, что согласилась на эту работу в первую очередь ради собственных детей.
Также Михалкова много играла в кино. Исполнила главные роли в фильмах "Связь" (2006) и "Кококо" (2012), снималась в картинах "Изображая жертву" (2006), "Живи и помни" (2008), "Сумасшедшая помощь" (2009), Мой папа – Барышников (2011), "Дело" (2021). Также участвовала в сериалах "Обычная женщина", "Шторм", "Исправления и наказание", "Номинация".
"Я бы очень хотела играть в эстетском кино. Но артисты чаще всего заложники своей фактуры. Кино — это прежде всего про типаж. Большинство моих героинь — это женщины с трудной судьбой… Ко мне приходят с однотипным материалом, где хотят, чтобы я повторяла то, что уже делала в других фильмах. Хотя мне грех жаловаться", – признавалась актриса в интервью The Blueprint.
