Родилась 6 мая 1960 года в Париже. В кино с 16 лет. Дебютировала она в фильме "Отель у пляжа" (1977). Вскоре снялась в двух фильмах Алена Делона (<За шкуру полицейского> и <Неукротимый>), но эти роли не принесли ей широкой известности. В начале карьеры Парийо снималась во Франции, Италии, Германии.
В 1990 году Люк Бессон дал ей главную роль в фильме "Ее звали Никита". Он же стал мужем Анн Парийо. Эта роль в культовом фильме Бессона принесла ей наибольшую известность. Успех <Никиты> открыл актрисе путь в Голливуд. Боевик с элементами драмы стал одним из крупных событий начала 90-х годов. Чтобы сыграть роль наемной убийцы спецслужб, Анн брала уроки дзю-до в течении трёх месяцев. После завершения съёмок брак распался, но успех фильма открыл для Анн дверь в Голливуд.
Первой работой актрисы в Америке был фильм Джона Лэндиса "Кровь невинных", который хорошо приняла публика, но отвергла критика. В этом фильме актриса сыграла зеленоглазую вампиршу Марию, принципиально выбирающую в жертвы отъявленных негодяев. Массовому зрителю знакома и другая американская роль Парийо - королевы-матери Анны Австрийской в <Человеке в железной маске> с Леонардо Ди Каприо.
Роль опекуна и наставника Парийо в Голливуде взял на себя продюсер Марк Аллан, от которого она в 40 лет родила ещё одного ребенка. Несмотря на существенную роль, которую сыграли в карьере Парийо её мужья, актриса придерживается довольно феминистских взглядов, солидаризируясь с режиссёром Катрин Брейя, у которой снялась в фильме <Интимные сцены / Секс - это комедия>. Роль альтер-эго женщины-режиссёра потребовала от Анн очередного актёрского подвига: весь фильм она играет без грима.
Следующим её фильмом стал фильм Винсента Уорда "Карта человеческого сердца". Вскоре актриса вернулась в Европу. Среди её работ этого периода - французская драма "Шесть дней, шесть ночей" и международная постановка "Фрэнки Старлайт".
Анн Парийо замужем за Жаном-Мишелем Жарром.