Anne Marivin se passionne tôt pour la comédie. Elle s'inscrit en classe libre du Cours Florent, et suit notamment les cours dispensés par Isabelle Nanty. Elle débute d'abord sur le petit écran, en faisant des apparitions dans quelques séries télévisées, puis au cinéma en décrochant de nombreux petits rôles : vendeuse de supermarché chez Merzak Allouache dans Chouchou (2002); assistante de François Berléand dans Mon idole (2002); claudette évoluant dans le sérail de Benoît Poelvoorde dans Podium de Yann Moix (2003); ou encore femme spationaute dans Un ticket pour l'espace.

Après une brève incursion dans l'univers noir de Truands, elle sera finalement révélée au public en 2008 grâce à son rôle de Annabelle Deconninck dans le film-phénomène de société Bienvenue chez les Ch'tis. Toujours à l'aise dans le registre de la comédie, elle continue de creuser cette veine avec Envoyés très spéciaux, dans lequel elle donne la réplique à Gérard Lanvin et Gérard Jugnot. En 2008, elle est choisie par Amanda Sthers pour figurer au casting de son film choral Je vais te manquer, aux côtés de Carole Bouquet, Pierre Arditi, Patrick Mille, Michael Lonsdale ou encore Fred Testot.

Après un passage remarqué par le public cannois dans Demain dès l'aube... de Denis Dercourt, Anne Marivin revient à la comédie Incognito aux côtés de Bénabar. Conquise par Jean-Paul Rouve lui-même conseillé par son Coach, Richard Berry, elle forme par la suite un couple mixte avec Ramzy dans Il reste du jambon ? d'Anne Depetrini.

De plus en plus sollicitée, l'actrice fréquente les plateaux les plus prisés, s'illustrant en ex-compagne de Laurent Lafitte dans Les Petits mouchoirs (2010) de Guillaume Canet, aux côtés notamment de François Cluzet qu'elle retrouve dans la comédie L' Art d'aimer de Virginie Verrier.