Анна родилась 3 июля 1988 года в Москве. В юности Аня не думала о том, чтобы стать актрисой. С 5 лет она профессионально занималась хореографией и стала кандидатом в мастера спорта по спортивным танцам. Впрочем, наряду со спортивной деятельностью Михайловская иногда снималась «в массовке». Так, в 2001-ом 13-летняя Аня сыграла крошечную роль, зато в фильме самой Киры Муратовой «Второстепенные люди». Ради этой работы девочке пришлось ехать сниматься на Украину. Затем она продолжила занятия хореографией и больше сниматься не пыталась. Но именно танцы неожиданно опять привели ее в кино – теперь уже надолго. На одной из тренировок 17-летнюю кареглазую и светловолосую красавицу заметили продюсеры с «Мосфильма». Они уже с ног сбились в поисках прекрасной самобытной девушки, танцовщицы, на ведущую роль в мини-сериал Дмитрия Брусникина «Самая красивая» (2005). Они предложили юной Михайловской пройти пробы. Аня согласилась, и в итоге ее утвердили. Девушка сыграла провинциалку, которая отправляется в столицу, чтобы выиграть конкурс бальных танцев. По словам Михайловской, именно после съемок в «Самой красивой» она определилась со своей будущей профессией окончательно. В 2005 году Михайловская поступила во Всероссийский государственный институт кинематографии им. С.А.Герасимова (курс В. С. Грамматикова). «В нашей семье ни у кого не было творческих профессий. Сама я окончила школу с химическим уклоном и хотела поступать на экономический факультет, даже год с репетиторами занималась. Это Леша Макаров на съемках сподвиг меня податься в актрисы. Узнав, куда я собираюсь поступать, возмутился: “Ань, ты что, сумасшедшая?! Иди в театральный!”. А Алена Хмельницкая посоветовала читать на экзамене Бунина. В общем, понеслась я по всем вузам!.. Но осталась во ВГИКе», - признается Михайловская.
Во время учебы студентка продолжала активные съемки в рейтинговых телесериалах. В популярном сериале «Кадетство» (2006-2007) она исполнила роль красавицы Кати, подруги одного из главных героев-суворовцев, которая увлекается восточными единоборствами. В проекте Дмитрия Брусникина «Закон и порядок: Отдел оперативных расследований» (2006 – 2010) Анна сыграла Сузану Салимову. Также Михайловская снималась в эпизодах «Возвращение Турецкого» (2007), «Висяки» (2008), сиквеле «Самая красивая 2» (2008), в «Маргоше» (2009).
В декабре 2008 года 20-летняя актриса дебютировала в театре. На сцене Театра им. Н.М. Ермоловой в спектакле «Александр Пушкин» (режиссер В. Безруков.). В этом спектакле девушка сыграла одну из главных ролей, роль Натальи Гончаровой, супруги писателя, причем в паре с именитым актером Сергеем Безруковым.
В 2009 году, как только девушка окончила ВГИК, ее приняли в труппу Театра имени Моссовета. Через год она перешла на работу в Московский независимый театр.
Параллельно с работой в театре Михайловская продолжила съемки в телесериалах. В 2009 году она снялась в еще одном рейтинговом проекте «Маргоша», где исполнила роль интриганки Натальи Егоровой, дочери директора издательства. Вообще в сериалах девушке, как правило, достаются роли стерв и отрицательных персонажей. Анна играет в огромном количестве телесериалов: «Метод Лавровой» (2011), «Сердце не камень» (2012), «Ангел в сердце» (2012) и т.д. Телевидение приносит актрисе популярность и хорошие гонорары. «В «Самой красивой» у меня был гонорар всего $300 за день, но с каждой картиной он увеличивается. Сейчас получаю раз в шесть больше», - говорит Анна.
