1999年，17岁的安妮·海瑟薇在电视剧《Get Real》中初次登台，与杰西·艾森伯格合作，尽管该剧一季便被砍掉，但安妮却被当年的青年艺术家奖提名为最佳表演奖。2000年，在《公主日记》试镜时，安妮意外地从椅子上摔了下来，结果反而被导演一眼相中，得到了扮演主角米娅的机会 。　　2004年，她因为档期原因放弃了《歌剧魅影》女主角的演出机会，而选择出演了《公主日记2：皇室婚约》 。2005年，安妮·海瑟薇出演了独立影片《历劫俏佳人》，第一次挑战裸戏 。这部限制级的电影描绘了富裕的高校女生试图涉水黑帮文化的故事。该片完全颠覆了海瑟薇在《公主日记》中的形象，她饰演的女主角随便、放荡、满口粗话。《历劫俏佳人》没有能够进入院线上映，直接通过DVD发行 。同年，她出演了《断背山》，影片获得第78届奥斯卡金像奖最佳导演、最佳改编剧本及最佳最佳配乐奖 。2006年，安妮·海瑟薇和老戏骨梅丽尔·斯特里普合作出演了《穿普拉达的女王》，该片使安妮·海瑟薇在好莱坞受到瞩目 。2008年，安妮奉献的作品有入选威尼斯竞赛单元的《蕾切尔的婚礼》。在这部影片中，复杂的对手戏和对一个内心有着伤痛和隔阂的女性的心理诠释，使她拿到了第81届奥斯卡金像奖最佳女主角的提名 。当年，安妮的出演了第一部惊悚片《乘客》 ，和帕特里克·威尔森搭档，讲述一个飞机事故幸存者获得超能力身陷阴谋的故事。　　2009年，安妮·海瑟薇与凯特·哈德森联袂出演了喜剧片《结婚大作战》，两人饰演一对斗气好友 。2010年，她加盟了个性导演蒂姆·波顿的新片《爱丽丝梦游奇境》，在片中扮演美丽善良的白皇后。随着该片创下10亿美元票房，安妮被《福布斯》杂志选为“性价比最高”的女星。杂志称，在安妮·海瑟薇身上平均每投入1美元，制片商可以获得64美元的利润 。同年年底，安妮·海瑟薇凭借《爱情与灵药》入围金球奖喜剧类最佳女主角 。2012年，安妮·海瑟薇在《蝙蝠侠：黑暗骑士崛起》中饰演猫女塞琳娜·凯尔 ，这个亦正亦邪、香艳神秘的角色曾得到很多好莱坞女星的垂涎。影片使她获得了第15届青少年选择奖最佳动作电影女演员的奖项。同年，安妮出演了《悲惨世界》中的芳汀一角，除了要完成高难度的演唱之外，这个角色让原本身材就很纤细的她再次陷入“减肥地狱”，短短三周内又瘦了16磅，把自己变成了一把骨头，同时还因情节需要而剃短了头发，以苍老凄凉的造型示人。该角色为她拿下奥斯卡金像奖、金球奖、美国演员工会奖、美国影评人协会奖、英国电影、电视艺术学院奖等奖项的最佳女配角 。2015年8月21日，安妮·海瑟薇在《福布斯》公布的2015全球最高薪女星排行榜中，以年收入1200万美元，并列第九名。 2016年，加盟电影《八罗汉》，10月纽约开拍 。