Avec un père musicien et d'une mère peintre, Anne Serra baigne très tôt dans un milieu artistique. Formée à la danse classique dès son plus jeune âge, la jeune fille intègre le Conservatoire d'art dramatique de Paris. Son diplôme en communication décroché en parallèle, elle décide de se lancer dans une carrière d'actrice et fait ses débuts au théâtre et dans des courts-métrages comme Rien ne peut t'arrêter, de David Hourrègue.

Benjamin Rocher lui donne sa chance en 2015 avec son polar Antigang, porté par Jean Reno et Alban Lenoir. La machine est lancée. Après la Parenthèse, de Bernard Tanguy, le public la remarque dans la peau de Nicole la sole, de la bande des Beachies, dans Brice 3. Aperçue dans Falco, la comédienne est en janvier 2018 la soeur de Barbara Cabrita dans le thriller de TF1 Les innocents. La chaîne lui permet la même année de donner la réplique à Isabelle Nanty le temps d'un épisode de Munch. Anne Serra joue une jeune capitaine de gendarmerie qui demande son aide à la redoutable avocate pour résoudre une affaire classée. En 2019, elle bascule du côté des suspects et doit rendre des comptes à Alice Nevers.

La chance est au rendez-vous lorsqu'Anne Serra obtient le rôle principal féminin dans la comédie Le Lion face à Dany Boon et Philippe Katerine. Une graine de star est-elle née ? TF1 mise à nouveau sur elle en lui proposant de composer, avec Rayane Bensetti, le duo de choc et de charme de sa fiction Il était une fois à Monaco. Elle y interprète la mystérieuse Elena, réceptionniste dans un somptueux hôtel monégasque, qui perce à jour Mehdi. Celui-ci, venu tout droit de sa banlieue parisienne, se fait passer pour un prince marocain, dans l'espoir de se faire une fortune au poker.