Вскоре после ее рождения семья переехала в Череповец. Отец Анны работал сталелитейщиком, мать - в конструкторском бюро на комсомольской стройке — возводили Череповецкий металлургический комбинат. Из интервью Анны Самохиной видно, что её детство не было безоблачным. « Наша семья жила в семейном общежитии, места было мало, поэтому мы с сестрой, как щенята, спали на матрасах в углу… общей кухни. Отец пил так, что годам к 30 стал законченным алкоголиком. Пьяные драки, крики, женский визг, мат и звон разбитого стекла — всё это было привычным для нас, не пугало и не удивляло. Люди спивались, а то и вешались, как, например, наша соседка". Отец умер, когда Анне было семь лет.

С семи лет Анна занималась музыкой дома, потом в музыкальной школе. В четырнадцать лет была принята в Череповецкий народный театр.

После восьмого класса отправилась поступать в Ярославское театральное училище - это был единственный вуз в СССР, куда принимали с незаконченным средним образованием. Страстный монолог абитуриентки экзаменаторы решили до конца не слушать: и так было понятно - актерским талантом Бог девушку не обделил.

Мать мечтала, что Анна окончит музыкальную школу и выйдет замуж за военного , но во время учёбы в Ярославле она вышла замуж за однокурсника Александра Самохина в 1979 году.

Окончила училище в 1982 году. С 1982 по 1988 - актриса ТЮЗа в Ростове-на- Дону, с 1989 - театра им. Ленинского комсомола в Ленинграде.

В кино с 1988 года. После первых же сыгранных Анной Самохиной ролей (“Узник замка Иф”, “Воры в законе”, “Дон Сезар де Базан”) ее провозгласили секс-символом советского кино.

В начале 1990-х годов Анна Самохина сыграла несколько десятков ролей в фильмах разных жанров — в комедиях, детективах, боевиках, исторических лентах.

В конце ноября 2009 года актриса из-за внезапных болей в желудке решила пройти гастроскопию. 25 ноября она была госпитализирована в Военно-медицинскую академию с жалобами на боли в желудке, 26 ноября 2009 года врачи диагностировали рак желудка в последней стадии.

Предположительно причиной заболевания стали многолетние сомнительные диеты, в том числе по системе Аткинса, которые подорвали здоровье актрисы, а также так называемые «уколы красоты» — инъекции стволовых клеток. Скоротечному развитию болезни могли способствовать и жизненные неурядицы, сильные стрессы . Кроме того, Самохина много курила. Переживаний актрисе в последнее время добавила и потеря почти всех денег, вложенных в строительство нового таунхауса под Санкт-Петербургом.

IV стадия рака желудка неоперабельна. Всё, что могли сделать питерские врачи, — это назначить курс химиотерапии, которую актриса прошла. Однако это привело только к ухудшению состояния — артистку мучили сильнейшие боли в области печени, спастись от которых можно было лишь с помощью наркосодержащих лекарственных препаратов. Анна пыталась лечиться методами народной медицины. Пробовала голодать, но не смогла выдержать больше четырёх дней.

Работники хосписа № 3 Санкт-Петербурга, где в последние месяцы находилась Анна Самохина, рассказывают, что её макияж был безупречен даже в самые тяжёлые дни. А чтобы скрыть последствия химиотерапии, Анна не снимала платок с головы.

8 февраля 2010 года в 2 часа ночи Анна Самохина скончалась на 48-м году жизни. Похоронена 10 февраля 2010 года на Смоленском кладбище Санкт-Петербурга рядом с могилой свекрови, матери первого мужа.