Mama sa fiind violonistă, iar tatăl său profesor de teatru, Anamaria Marinca s-a integrat cu ușurință în mediul artistic. A studiat vioara în copilărie, dar a renunțat la muzică în favoarea actoriei. Este absolventă a Universității de Arte George Enescu din Iași.
La 25 de ani, a fost reperată printr-un casting, pentru interpretarea rolului Elenei Vișinescu, în mini-serialul Sex Traffic. Anamaria Marinca a emoționat profund mediul televizual, câștigând titlul de Cea mai bună Actriță în anul 2005, la British Academy Television Awards, pentru rolul său din acest film, care a fost o adevărată trambulină pentru o carieră internațională. În 2005, ea a mai câștigat 3 premii pentru Cea mai Bună Actriță (Premiul BAFTA, Premiul Royal Television Society și Premiul Golden Nymph la al 45-lea Festival de Televiziune de la Monte Carlo) pentru rolul său în Sex Traffic, o dramă a CBC/Channel.
În 2007, Anamaria Marinca și-a făcut apariția, într-un nou film, Tinerețe fără tinerețe de Francis Ford Coppola.
Tot în anul 2007, Anamaria a jucat în filmul 4 luni, 3 săptămâni și 2 zile, regizat de Cristian Mungiu, care a obținut Palme d’Or, la Festivalul de la Cannes, fiind declarată Cea mai bună actriță, în anul 2007, la Festivalul Internațional al Filmului de la Stockholm, pentru rolul Otilia.
Marinca a apărut pe scenă în producții românești dar și în producții internaționale, cum ar fi „Measure for Measure” la Teatrul Național din Londra. Actrița a jucat și în filmul Boogie al lui Radu Muntean, iar în 2009 apare alături de William Hurt și Julie Delpy în „The Countess”, film inspirat din viața lui Elizabeth Bathory.
Anamaria Marinca recită poezii scrise de: