1999年,17岁的安妮·海瑟薇在电视剧《Get Real》中初次亮相。2000年,主演爱情喜剧电影《公主日记》,她凭借该片入围第4届青少年选择奖最佳喜剧电影女演员奖。2004年,由其出演的电影《公主日记2:皇室婚约》上映。

2005年,主演爱情电影《断背山》。2007年,凭借爱情电影《成为简·奥斯汀》入围第10届英国独立电影奖最佳女主角奖。2008年,凭借家庭伦理电影《蕾切尔的婚礼》获得第81届奥斯卡金像奖最佳女主角提名、第66届美国金球奖电影类-剧情类最佳女主角提名。

2010年,主演喜剧电影《爱情与灵药》,她凭借该片入围第68届美国金球奖电影类-音乐/喜剧类最佳女主角奖。2012年,主演动作悬疑电影《蝙蝠侠:黑暗骑士崛起》。2015年,凭借喜剧电影《实习生》获得第18届青少年选择奖最佳喜剧电影女演员奖。

2018年,主演犯罪喜剧电影《瞒天过海:美人计》。2019年,凭借爱情剧《现代爱情》入围第25届美国评论家选择奖限定剧/电视电影类最佳女主角奖。2020年,主演悬疑惊悚电影《父亲的遗愿》。2021年,出演《你的想法》。

2022年3月18日,主演的电视剧《初创玩家》播出;5月,参演心理惊悚片《母性本能》;9月,宣布主演电影《关于你的想法》;11月11日,主演影片《世界末日》全美公映。11月9日消息,将参演电影《跷跷板妖怪》。

2023年1月,出演的喜剧片《她来到我身边》成为了柏林电影节的揭幕片;12月1日,主演的爱情惊悚片《艾琳》在洛杉矶和纽约小范围上映。10月6日,出演的喜剧片《她来到我身边》在北美上映。