Родилась 30 августа 1958 г. в Нью-Йорке (США) в семье советских дипломатов.
В 1980 г. окончила факультет журналистики Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова.
В 1982-1993 гг. работала в газетах "Известия", "Воздушный транспорт" и "Мегаполис-Экспресс", а также в творческом объединении "Эскарт" и издательстве "Паритет".
В 1994-1999 гг. - обозреватель, редактор отдела "Чрезвычайные происшествия" еженедельного издания "Общая газета".
С июня 1999 г. по октябрь 2006 г. - специальный корреспондент, обозреватель "Новой газеты". С июля 1999 г. неоднократно выезжала в зоны боевых действий и лагеря беженцев в Дагестане, Ингушетии и Чечне. 25 октября 2002 г. принимала участие в переговорах с террористами, захватившими заложников в московском Театральном центре на Дубровке. За семь лет работы в "Новой газете" опубликовала более 500 материалов по актуальным социально-политическим проблемам. Также вела правозащитную деятельность: участвовала в оказании юридической помощи матерям погибших солдат.
Автор ряда документальных и публицистических книг, изданных в России и за рубежом.
7 октября 2006 г. Анна Политковская была убита в подъезде своего дома в Москве. Похоронена 10 октября 2006 г. на столичном Троекуровском кладбище. Впоследствии сын Анны Политковской заявил, что на протяжении пяти последних лет жизни его мать получала угрозы в связи с публикациями своих статей.
В декабре 2012 г. Мосгорсудом по делу об убийстве журналистки к 11 годам колонии строгого режима был приговорен бывший милиционер Дмитрий Павлюченков: он обеспечивал наружное наблюдение за Анной Политковской, привлекая для этого своих подчиненных, а полученные данные передавал непосредственным исполнителям преступления. В июне 2014 г. был вынесен приговор пятерым подсудимым по делу об убийстве Анны Политковской. Мосгорсуд приговорил Лом-Али Гайтукаева и Рустама Махмудова к пожизненному лишению свободы, Сергея Хаджикурбанова - к 20 годам тюрьмы, Джабраила и Ибрагима Махмудовых - к 14 и 12 годам заключения соответственно. В 2015 г. Верховный суд России сократил срок наказания Джабраила Махмудова на 6 месяцев. В 2017 г. Лом-Али Гайтукаев скончался в колонии. Расследование дела в отношении заказчика преступления продолжается.
Она являлась лауреатом премий Союза журналистов России "Золотое перо России" (2000) и "Добрый поступок - доброе сердце" (2001), премии Улофа Пальме (2004) и др. Была посмертно награждена медалью Уполномоченного по правам человека в РФ "Спешите делать добро" (2006), Всемирной премией ЮНЕСКО за вклад в дело свободы печати (2007) и др.
Была замужем за журналистом Александром Политковским (род. 1953). Имела сына Илью (род. 1978) и дочь Веру.