Помимо Ани у пары родилось пятеро детей. В детстве занималась танцами в балетной школе, но из-за частых переездов семьи из одной страны в другую не смогла стать профессиональной балериной. Во время обучения в старших классах школы начала принимать участие в различных фотосессиях и появлялась на обложках модных изданий, календарях и плакатах, рекламируя продукцию всемирно известных брендов.

Получила известность благодаря главной роли в фильме Роберта Эггерса «Ведьма».

В 2016 году сыграла одну из главных ролей в научно-фантастическом фильме «Морган», а также в триллере «Сплит» режиссёра М. Найт Шьямалана.

В 2017 году была номинирована на премию BAFTA в категории «Восходящая звезда», а также «Премию Лондонского кружка кинокритиков» в категории «Молодой британский или ирландский исполнитель года». Лауреат премии «Открытие года» профессионального жюри Каннского кинофестиваля 2017 года.
В 2020 году на стриминговой платформе Netflix вышел мини-сериал «Ход королевы», где Тейлор-Джой сыграла роль гениальной шахматистки Элизабет Хармон; проект стал самым популярным мини-сериалом в истории Netflix: за первые четыре недели его посмотрели 62 млн человек.