A 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.
Fin 2010, elle rompt avec son compagnon Kellan Lutz depuis 2 ans(Emmett Cullen dans la saga Twilight)