Ана де Армас родилась в маленьком кубинском городке 30 апреля 1988 года. Большая часть ее детства прошла в Гаване с бабушкой, дедушкой и старшим братом Хавьером. В этот период будущая актриса редко видела родителей: работа заставляла их постоянно перемещаться между Кубой и США, а с маленьким ребёнком это было затруднительно.
Уже в это время все мечты девочки сводились к игре в кино и на сцене. Будучи крайне активным ребёнком, она не пропускала ни одного культурного мероприятия, удивляя взрослых своими выступлениями и разносторонними талантами. Кроме того, Ана серьёзно занималась танцами.
Став немного старше, она ненадолго вернулась в родной городок, где пошла в школу, затем уехала в США. Семья обосновалась в Далласе, там Ана получила среднее образование в местной школе.
В 2002 году семья вновь вернулась на родину, повзрослевшая Ана сделала окончательный выбор в пользу кино в качестве будущего рода занятий и поступила в Театральную школу, находящуюся в Гаване. Природная яркость всегда привлекала внимание к одарённой девочке, так её заметил Мануэль Гутьеррес Арагон, успешный испанский режиссёр. Актриса появилась в его картине «Роза Франции», дебют оказался весьма удачным.
Затем была целая череда проектов в Испании, ни один из них не вошёл в сокровищницу мировой культуры. Зато Ану критики полюбили, отметив её способности к перевоплощению и страсть к экспериментам.
Решив покорять Голливуд, де Армас перебралась в США. Там она работала с известными актёрами, набираясь мастерства. Её партнёрами были такие мэтры, как, например, Киану Ривз.
Настоящий успех пришёл после выхода фильма «Бегущий по лезвию 2049». Роль возлюбленной главного героя принесла ей признание критиков и любовь простых зрителей. Затем была картина «Достать ножи». Некоторые специалисты отметили, что успех фильму обеспечила именно неподражаемая игра Аны.
В начале 2010-х годов она состояла в браке с испанским актером Марком Клотетом, но в 2013 году они развелись после двух лет супружества. Позже Ана встречалась с агентом Франклином Латтом и даже некоторое время была с ним обручена, но и эти отношения продлились недолго. В начале 2020 года стало известно, что у Аны завязались отношения с актером Беном Аффлеком, вместе с которым она работала над фильмом "Глубокие воды", но спустя год пара рассталась.
