Она появилась на свет 15 июня 1977 года в немецком городе Нойштрелиц, где её отец-военный преподавал в академии. Вскоре семья перебралась в Ереван, затем на какое-то время поселилась в Москве, пока наконец не обосновалась в Ленинграде.
Здесь Аня пошла в первый класс и стала делать успехи в учёбе. Скромная и невероятно прилежная девочка — ей легко давались точные науки, математика и физика были её главными увлечениями. В семье Ани все были педагогами — дедушка занимал должность директора школы, бабушка обучала детей литературе, мама заведовала детским садом.
Родители старались дать дочери разностороннее образование, посоветовали робкой Ане записаться в секцию спортивной гимнастики и в танцевальный кружок. Юная Ковальчук хоть и посещала занятия, но ни о какой сцене или выступлениях даже не задумывалась.
У неё была только одна цель — поступить на факультет кибернетики в Ленинградский политех. После школы Анна понесла документы именно в этот вуз, однако всё изменил случай.
Школьная подруга попросила Аню пойти с ней на экзамены в ЛГИТМиК — и Ковальчук не смогла отказать. Об актёрской профессии она не имела никакого представления и провалила первый же тур вступительных испытаний.
Однако юную красавицу приметил профессор Анатолий Шведерский — сказал девушке немного подготовиться и прийти не прослушивание ещё раз. Анна последовала совету и вскоре неожиданно для самой себя стала студенткой театрального.
Уже в студенческие годы Анна Ковальчук начала выходить на сцену Александринского театра в небольших ролях. После выпуска из института молодую актрису приняли в труппу Театра имени Ленсовета — вчерашней выпускнице досталась роль в спектакле «Мнимый больной» по Мольеру.
Ковальчук принимала участие и в детских постановках — в «Братце Кролике на Диком Западе» она играла Опоссума, сменив предыдущего исполнителя этой роли Константина Хабенского.
Родному театру Анна Ковальчук верна уже больше 25 лет, среди её ярких театральных работ — Анна Каренина в постановке «Каренин. Анна. Вронский», Лилит в «Кровати для троих», Гелла в «Мастере и Маргарите», Коробочка в «Мёртвых душах».
Первое появление Анны Ковальчук на киноэкране состоялся вскоре после выпуска из института — она сыграла принцессу в комедии «Любовь зла…». Затем в кинокарьере молодой актрисы наступило небольшое затишье. Анна играла в театре, вышла замуж за однокурсника Анатолия Ильченко, с которым познакомилась ещё во время поступления в ЛГИТМиК.
Судьбоносным для молодой актрисы оказалось приглашение на пробы в сериал «Тайны следствия». По сценарию следователю Марии Швецовой было уже за тридцать, а Ковальчук к тому моменту только исполнилось 22 года. Однако Анна решила рискнуть и прибавила себе возраст. С пробами актриса справилась блестяще, так что открывшаяся впоследствии молодость уже не имела значения.
На съёмках выяснилось, что Анна Ковальчук ждёт ребёнка. Создатели сериала решили обыграть интересное положение актрисы и переписали сценарий. Так в «Тайнах следствия» появились настоящие кадры из роддома, где Ковальчук родила свою первую дочь Злату.
Роль следователя Швецовой сделала Анну Ковальчук любимицей миллионов зрителей. Сериал держится на экранах уже четверть века, а прямо сейчас снимается 25-й сезон, в котором Анна Ковальчук вновь предстанет в любимом образе.
Успех актрисы закрепила экранизация булгаковского романа «Мастер и Маргарита» режиссёра Владимира Бортко. В образе Маргариты актриса не побоялась предстать на экране обнажённой. И хотя сериал получил неоднозначные оценки критиков, работу Ковальчук в прессе оценили очень высоко.
Среди прочих картин с участием актрисы — «Час пик», «Адмиралъ», «Можно, я буду звать тебя мамой?», «Личное дело капитана Рюмина», «Пётр Первый. Завещание», «Годунов». Сегодня Анна Ковальчук востребована как никогда — на экраны готовится выйти сказка «Ворожея» и историческая драма «Новороссия. Потёмкин» с участием актрисы.
Брак с актёром Анатолием Ильченко длился семь лет, после чего былые чувства окончательно угасли. Вскоре после развода в жизни актрисы появился бизнесмен Олег Капустин. Уже спустя полгода он сделал любимой предложение, однако Анна в загс не спешила. Они поженились только через два года совместной жизни, а в 2010 году стали родителями сына Добрыни.
Дочь Анна Ковальчук он первого брака Злата хоть и продолжает появляться с матерью в «Тайнах следствия» и разных телешоу, профессиональной актрисой решила не становиться. Девушка окончила юридический факультет, а затем открыла собственную конюшню, где обучает детей верховой езде.
Долгие годы Анна Ковальчук и не подозревала, что в далёком Сыктывкаре у неё есть единокровная сестра по отцу. Родственницы впервые встретились, когда Анна уже была знаменитой, а Екатерина училась в театральном вузе в Санкт-Петербурге: старшая Ковальчук пришла на студенческий спектакль к младшей и преподнесла ей корзину роз.
С тех пор сёстры в хороших отношениях. Екатерина снялась в лентах «Крепостная», «Гусар», «Беспринципные», а в прошлом году вышла замуж за телеведущего Гарика Харламова — Анна Ковальчук с семьёй были гостями на свадьбе.