Энн Хэтэуэй родилась 12 ноября 1982 года в Бруклине, Нью-Йорк. Отец Энн, Джерард Хэтэуэй, был адвокатом, а мама, Кейт Маккалей — актрисой. У Энн есть младший брат Томас и старший брат Майкл. Энн назвали в честь жены Шекспира Энн Хэтэуэй. Закончила Millburn High School. В детстве играла в театре.

Впервые Энн появилась на экране в телесериале 1999 года "Будь собой", где вместе с ней дебютировал актёр Джесси Айзенберг, который сыграл младшего брата её героини. В 2001—2003 годах играла в детских фильмах компании Disney, таких как "Дневники принцессы" режиссёра Гарри Маршалла. Маршалл сравнивал Хэтэуэй с Джулией Робертс, Одри Хепбёрн и Джуди Гарленд. Затем несколько семестров Хэтэуэй проучилась в колледже "Вассар".

В 2004 году Хэтэуэй снялась в картине "Заколдованная Элла" режиссёра Томми О’Хейвера и в сиквеле "Дневники принцессы 2: Как стать королевой". Ей предлагали роль в картине "Призрак Оперы", но из-за недостатка времени она отказалась. Затем она озвучила роль в мультфильме "Правдивая история Красной Шапки" (2005).

В 2005 году Хэтэуэй снялась в молодёжной драме "Крэйзи" и в награждённом тремя "Оскарами" фильме "Горбатая гора" Энга Ли, сыграв роль жены ковбоя-бисексуала. В фильме "Дьявол носит Prada" (2006) Хэтэуэй сыграла роль ассистента главного редактора журнала мод.

В 2007 году вышел фильм "Джейн Остин", где она сыграла роль знаменитой английской писательницы. Хэтэуэй отказалась от участия в съёмках комедии Джадда Апатоу "Немножко беременна". В 2009 году Хэтэуэй была номинирована на премии "Оскар" и "Золотой глобус" за роль в картине "Рэйчел выходит замуж".

В 2009 году была названа самой лучшей молодой актрисой по версии LoveFilm.

27 февраля 2011 года Энн Хэтэуей совместно с Джеймсом Франко была ведущей 83-й церемонии "Оскар".

В 2012 году снялась в роли Селины Кайл / Женщины-кошки в продолжении истории о Бэтмене "Тёмный рыцарь: Возрождение легенды". Эта роль была для неё наиболее тяжёлой в плане физической подготовки.

За этим фильмом последовала экранизация романа Виктора Гюго "Отверженные", где Хэтэуэй исполнила роль Фантины — матери Козетты, принёсшей ей почти все ключевые призы "сезона наград", включая "Золотой глобус", BAFTA, премию Гильдии киноактёров США, "Выбор критиков" и "Оскар".

Энн Хэтэуэй почти 4 года встречалась с итальянским бизнесменом Рафаэлло Фольери, обвиненным в расхищении 50 миллионов долларов, пожертвованных миллиардером Рональдом Бёрклом в фонд помощи католическим церквям. Энн Хэтэуэй являлась соучредителем этого и некоторых других фондов. Личные дневники актрисы были приобщены к делу в качестве доказательства обвинения, однако самой актрисе обвинения не были предъявлены.

Вскоре после разрыва с Рафаэлло Фольери, Энн начала встречаться с актёром и дизайнером ювелирных украшений Адамом Шульманом (англ.)русск.. В ноябре 2011 года пара объявила о помолвке. 29 сентября 2012 года пара поженилась в частном поместье маленького городка Биг-Сюр, Калифорния. Организацией занималась Ифат Орен, знаменитый голливудский специалист в организации свадебных церемоний. На свадьбе Энн и Адама присутствовали только близкие родственники и друзья.