Dirigée en 1996 par Vladimir Léon et Harold Manning pour Loin du front, Anne Azoulay apparaît ensuite dans la saga à succès de France 2 Entre Terre et Mer. Après quelques participations à des séries telles que P.J., Une famille formidable et Avocats & associés, le public la découvre en 2003 dans Adieu pays, long métrage pour lequel elle est sélectionnée au prix Michel Simon et pré-sélectionnée pour le César du meilleur espoir féminin. 

Léa, film qu’elle co-écrit, lui permet de tenir en 2011 le rôle-titre : celui d’une jeune femme qui travaille la nuit dans une boîte de strip-tease pour payer ses études à Sciences Po et prendre soin de sa grand-mère (Ginette Garcin). La même année, L'Exercice de l'État, de Pierre Schoeller, est présenté au Festival de Cannes dans la catégorie Un certain regard. Suivent quelques seconds rôles et des apparitions dans Les petits meurtres d'Agatha Christie, Kaboul Kitchen, Caïn et Les Bracelets Rouges. Elle devient l’épouse d’Yvan Attal dans la série SF d’Arte Ad Vitam, la mère d’une victime dans le polar avec Marc Lavoine Kepler et brigadier de police dans le Criminal de Netflix. 

A l’automne 2018, Anne Azoulay rejoint Le Bureau des légendes sur Canal+. Elle y interprète la mystérieuse Liz Bernstein, envoyée pour auditionner le personnel du service, soupçonné d’être resté fidèle à Malotru, l’espion rebelle incarné par Mathieu Kassovitz. Son personnage participe aux saisons 4 et 5 de la Création originale d’Eric Rochant. En septembre 2021, la comédienne a une double actualité : le film Boîte noire porté par Pierre Niney et la série de TF1 Mensonges, dans laquelle elle joue l’avocate d'un brillant chirurgien (Arnaud Ducret) accusé de viol. Au fil des épisodes, elle va peu à peu réaliser que son client n'est peut-être pas aussi innocent qu'il y paraît...

Pascal Muscarnera