Анна родилась 11 июня 1456 года в замке Уорика. Она была младшей дочерью Ричарда Невилла (16-й граф Уорик) и Анны де Бошам. Девушка провела большую часть своего детства и юности в замке Миддлхэм в Йоркшире со своей старшей сестрой Изабеллой. Молодой Ричард Глостер, младший брат короля Эдуарда IV, остался в Миддлхэме, чтобы стать рыцарем. Именно здесь Анна встретила своего будущего мужа Ричарда, но нет никаких записей о заключении их брачного союза.
Граф Уорик сумел убедить Маргариту Анжуйскую в его преданности, и, следовательно, Анна вышла замуж за ее сына, Эдуарда из Вестминстера зимой 1470 года. В мае 1471 года муж Анны был убит на поле боя (возможно даже, что его погубил будущий муж Анны Невилл Ричард III). Саму Анну заключили в тюрьму. Просьба о восстановлении ее наследства была отвергнута. Герцог Кларенс решительно протестовал против брака его брата Ричарда Глостера с Анной, вероятно, чтобы сохранить контроль над всей собственностью дома Невилла. Наследство было разделено между двумя сестрами с посредничеством короля Эдуарда IV, хотя в рамках добрачного соглашения большая часть имущества передавалась старшей сестре. Анна связала себя узами брака с Ричардом Глостером в 1472 году. Эдуард IV был против брака между Ричардом и Анной, но не смог предотвратить его. У пары появился сын по имени Эдуард в 1473 году. Они переехали в замок Миддлхэм, где Анна жила в детстве. В этом браке она стала герцогиней Глостерской. Ричард унаследовал корону, и Анна переехала в Лондон, чтобы стать королевой Англии и объявить своего сына принцем Уэльским. Впервые за 175 лет королева была воздвигнута на престол рядом с ее королем, который признавал ее и рассматривал как своего равноправного партнера. Однако она правила только два года, что было связано с ухудшением здоровья. Анна Невилл очень тяжело переживала смерть своего единственного сына, он умер 9 апреля 1484. Принято считать, что причиной смерти была болезнь, но некоторые историки указали на возможность того, что он был убит Маргарет Бофорт, матерью Генриха VII.
Состояние здоровья Анны никогда не было очень хорошим, в начале 1485 года она тяжело заболела и отошла в мир иной 16 марта этого же года. Королеву похоронили в Вестминстерском аббатстве, хотя ее могилу нашли только через несколько столетий, в 1960 году. Что касается смерти Анны, то, по слухам, Ричард отравил ее, чтобы жениться на Елизавете Йоркской (своей племяннице), но это не было доказано. Записи из королевских архивов Португалии показывают, что Ричард также пытался жениться на принцессе Жуане, когда Елизавета вышла замуж за двоюродного брата Жуаны Мануэла. Однако план Ричарда III не сработал, поскольку он был убит в августе 1485 года. Анна Невилл появляется как персонаж в пьесе Шекспира «Ричард III». Многочисленные исторические романы, такие как: «Дочь Делателя королей» Филиппа Грегори и «Обреченная на корону» Джина Плейди основаны на событиях жизни этой женщины. Многие поклонники «Игры престолов» предполагают, что характер Сансы Старк основан на персонаже Анны Невилл.