آنا د آرماس بازیگری را از نوجوانی آغاز کرد و در ۱۸ سالگی به اسپانیا مهاجرت کرد، جایی که با بازی در سریال محبوب El Internado شناخته شد. پس از کسب شهرت در تلویزیون اسپانیا، در سال ۲۰۱۴ به هالیوود نقل مکان کرد و به‌سرعت توانست در فیلم‌های بین‌المللی مطرح بدرخشد.
نخستین نقش‌های چشمگیرش در فیلم‌هایی مانند Knock Knock (در کنار کیانو ریوز) و War Dogs بود، اما با بازی در فیلم علمی-تخیلی تحسین‌شده Blade Runner 2049 در نقش «جوی»، به شهرت گسترده‌تری دست یافت. حضور موفق او در Knives Out (۲۰۱۹) او را به یک ستاره جهانی تبدیل کرد و برای آن نامزد جایزه گلدن گلوب شد.
در سال ۲۰۲۲، با بازی در نقش مرلین مونرو در فیلم Blonde، توجه منتقدان و جشنواره‌ها را به خود جلب کرد و برای اسکار بهترین بازیگر نقش اول زن نامزد شد. او همچنین در فیلم‌های اکشن مانند No Time to Die (جیمز باند) و The Gray Man ایفای نقش کرده است. آنا د آرماس در سال ۲۰۲۵ نقش اصلی فیلم Ballerina، اسپین‌آف مجموعه «جان ویک»، را بازی می‌کند و به‌عنوان یکی از بازیگران زن آینده‌دار ژانر اکشن شناخته می‌شود.
