Anne Brochet début au cinéma en 1986, à l'âge de 20 ans, après un passage par le Conservatoire National D'art Dramatique, dans
Masques de Claude Chabrol, où elle interprète l'un des rôles principaux ; puis dans
Buisson Ardent de Laurent Perrin. Elle tourne également dans des films d'époque comme
Tolérance,
Tous les matins du monde ou encore Cyrano De Bergerac, de Jean-luc Rappeneau. Elle est également romancière : elle a publié deux livres aux Editions du Seuil, dont le dernier ; très autobiographique, intitulé "Trajet d'une amoureuse éconduite".
Elle a remporté le prix Romy Schneider en 1991, puis le césar du Meilleur second rôle féminin pour Tous Les Matins Du Monde. Elle a également joué au théâtre dès 1986 dans des pièces écrites par des auteurs aussi divers que Jacques Audiberti, David Mamet, Sacha Guitry, Arthur Miller…
En 2004, elle tourne sous la direction de Patrice Leconte dans Confidences Trop Intimes puis sous celle d'Etienne Chatiliez pour La Confiance Règne. En 2006, elle joue aux côtés de Jean-Paul Rouve dans Le Temps Des Porte-plumes.
En 2008, elle est à l'affiche d'Un Château En Espagne et de Comme Les Autres aux côtés de Lambert Wilson et de Pilar Lopez De Ayala. Anne Brochet a pour partenaire Josiane Balasko dans le film Le Hérisson en 2009.
On peut également l'apercevoir dans La Rafle avec Gad Elmaleh et Emmanuelle Seigner. L'année suivante elle joue également dans Les Nuits De Sister Welsh. 
