Аня Тейлор-Джой родилась в Майами, штат Флорида, США, в семье бывшего банкира Денниса Алана Тейлора и психолога Дженнифер Марины Джой. Отец Ани имеет аргентинские корни с примесью английской и шотландской крови, являясь сыном британца и англо-аргентинки. Ее мать, родившаяся в Замбии, происходит от английского дипломата Дэвида Джоя и испанки из Барселоны. Аня — самая младшая среди шестерых детей, четверо из которых были рождены в предыдущем браке ее отца.
До шести лет будущая звезда проживала вместе с семьей в Буэнос-Айресе и ходила в местную школу Northlands School. Когда семья переехала в Лондонский район Виктория, этот переезд оказался для нее травмирующим событием. Она отказывалась изучать английский язык, надеясь на возвращение в Аргентину.
Будущая актрсиа получала образование в школах Hill House и Queen's Gate, где участвовала в театральных постановках. В возрасте 16 лет Аня оставила учебу, сославшись на травлю со стороны сверстников.
В 2013 году Аня Тейлор-Джой впервые посетила кастинг на роль в фильме «Малефисента», но попытка оказалась неудачной. По ее словам, привело к депрессии и разочарованию в киноиндустрии. Однако, вскоре юной актрисе все-таки улыбнулась удача
В этом же году ей досталась Элле Пернелл, а Аня дебютировала на телевидении, сыграв в сериале «Индевор».
А вот ее первая роль в кино была полностью вырезана из финальной версии фильма, а ее имя даже не упомянули в титрах. Кроме того, эта комедия так и не вышла на экраны.
В 2016 году актриса получила главные роли в научно-фантастическом фильме «Морган», драме «Барри» и успешном триллере «Сплит» режиссера М. Найта Шьямалана. В том же году она появилась в музыкальном клипе на ремикс Скриллекса к песне «Red Lips» от Good Times Ahead.
В 2017 году Аня снялась в фильме «Чистокровные», а затем в хорроре «Обитель теней», который вышел в том же году.
В 2019 году она сыграла Кейси Кук в психологическом супергеройском фильме «Стекло», завершающем трилогию «Неуязвимый». Вместе с ней в картине снялись Джеймс МакЭвой, Сэмюэль Л. Джексон и Сара Полсон.
В 2020 году Тейлор-Джой исполнила роль Эммы Вудхаус в экранизации романа Джейн Остин «Эмма», а также сыграла Ульяну Распутину в супергеройском фильме «Новые мутанты».
В 2021 году Аня сыграла главную роль шахматного вундеркинда Элизабет (Бет) Хармон в мини-сериале «Ход королевы». Эта киноработа принесла ей множество престижных кинопремий, в том числе и «Золотой Глобус».
В 2024 году актриса получила главную роль молодой Фуриосы в боевике Джорджа Миллера «Фуриоса: Хроники Безумного Макса» и появилась в роли Алии Атрейдес в фильме Дени Вильнева «Дюна: Часть вторая».
В январе 2025 года Аня стала одной из ведущих церемонии вручения премии «Золотой Глобус».
В этом году она снялась вместе с Майлзом Теллером в романтическом боевике «Ущелье»
На 2026 год запланирована премьера комедийного боевика «Жертвоприношение», главные роли в котором исполнили Аня Тейлор-Джой и Крис Эванс.
Супруг — Малколм Мак-Рай (в браке с 2022 г.)