Anne Mattilan ensimmäinen julkinen esiintyminen oli jo 9-vuotiaana Kauhajoella. Keikkailun hän aloitti 11-vuotiaana kauhajokelaisen Risto Ala-Ikkelän orkesterin solistina. Vuotta myöhemmin Mattila hakeutui Asko Järvelän yhtyeen solistiksi esiintyen yhtyeen solistina vajaat pari vuotta pääasiassa erilaisissa pienimmissä tilaisuuksissa. Samoihin aikoihin hänellä oli myös ensimmäinen oma konsertti Karviassa. Laulu-uran alku-aikoina hän osallistui menestyksellisesti useisiin laulukilpailuihin joista voi mainita esimerkiksi jo 13 -vuotiaana voitettu jenkanlaulun Suomen mestaruus. Syksyllä 2000 Mattila vaihtoi säestäväksi yhtyeekseen Maestrot -yhtyeen. Hänen ensimmäinen tv-esiintymisensä oli samana syksynä YLE TV2:n Huvin vuoksi -ohjelman Tähtiputkessa.

Ensimmäisen levytyksensä Mattila teki jo vuonna 1998. Vuonna 2000 hän solmi levytyssopimuksen BMG levy-yhtiöön. Suuren yleisön tietoisuuteen hän ponnahti kesällä 2001 julkaistuilla Jori Sivosen säveltämillä ja Vexi Salmen sanoittamilla singleillä Asfalttiviidakko ja Pienen hetken. Singlet nousivat pikavauhtia Suomen soittolistojen kärkeen. Singlejä seurasi huhtikuussa 2002 julkaistu albumi Anne Mattila. Albumi Anne Mattila myi loppukesästä kultaa ja seuraavana vuonna jo platinaa. Mattilan seuraava albumi Enkeleitä, onko heitä julkaistiin lokakuussa 2003 ja levy saavutti kultalevyrajan parissa viikossa. Annelta on ilmestynyt kaikkiaan 14 omaa albumia ja ne ovat saavuttaneet kaksi platina- ja viisi kultalevyä. Annen viimeisin studioalbumi ”Elämä on lahja” julkaistiin maaliskuussa 2013. Sitä seurasi ensimmäinen oma joululevy ”Jouluyön hiljaisuus”, joka julkaistiin saman vuoden syksyllä.

Annen levyjä on yhteensä myyty yli 300 000 kappaletta. Hänet on palkittu kahdesti Vuoden tanssittajatulokas-pystillä Ikaalisten Lavakauden Päättäjäisissä ja vastaanottanut Kullervo Linna-palkinnon vuonna 2005. Hänet valittiin Vuoden Naisartistiksi Iskelmä Gaalassa vuonna 2006 ja oli ehdolla Iskelmä Finlandia -palkinnon saajaksi vuonna 2007. Anne Mattila oli mukana The Voice Of Finland-tv-ohjelman kolmannen kauden tähtivalmentajana vuonna 2014.

Annen uusi single ”Kuivaa koivua” julkaistiin 1.5.2015.