Anna Walton se licenció en la Facultad de Arte Dramático de Oxford en 2004. Poco tiempo después trabajó en la película Diario de un vampiro, por la que obtuvo el Premio a la Mejor Actriz en el Festival Internacional de Milán. A continuación rodó The Mutant Chronicles, con Ron Perlman, John Malkovich, Devon Aoki y Thomas Jane. Ha trabajado en producciones de la BBC como "Caravaggio", "The Forgotten Pilot", "The Fast Show" y "Bright Hair".

En Oxford interpretó papeles principales en las obras "A Collier’s Friday Night", "The Country Wife", "El jardín de los cerezos" y "Picnic".

Está a punto de empezar a rodar el papel protagonista femenino en una de las principales series de NBC, "Robinson Crusoe".

Vive en Londres con su marido e hijo.