Elle a été élevée avec ses deux sœurs, Angel et Rachel, dans une famille conservatrice. Elle sait très jeune qu’elle veut devenir actrice et participe déjà aux pièces de théâtre dans son école.
À 15 ans elle obtient son diplôme "High School" alors qu'elle est scolarisée à domicile. AnnaLynne entre dans une agence de mannequins tout en passant des auditions. La jeune femme a participé au célèbre concours américain Actors, Models, Talents Competition (AMTC). AnnaLynne commence par de nombreux petits rôles dans des séries comme Les Experts : Miami, Newport Beach, Ugly Betty, Cold Case, Greek ou American Heiress.
AnnaLynne McCord apparaît dans la saison 5 de la série Nip/Tuck. Son personnage, Eden Lord, est une lolita manipulatrice qui tente de séduire le Dr Sean McNamara. Eden se trouve être la fille de la maîtresse de Julia, l'ex-femme de Sean, et va manipuler Annie, la fille de Sean.
Côté films, elle est apparue dans Le Transporteur 2 en voleuse de voiture, et a un rôle dans Day of the Dead, remake d’un film de zombie de George Romero.
Elle est aussi apparue dans le clip de Thalía I’m in Love. Elle habite actuellement à Los Angeles.
Elle joue le rôle de Naomi Clark dans 90210 Beverly Hills : Nouvelle Génération depuis 2008.