אנה לרסון השלימה את לימודיה במכללה האוניברסיטאית לאופרה בשטוקהולם ב־1996. הופעת הבכורה הבינלאומית שלה התקיימה מיד לאחר מכן בביצוע הסימפוניה השנייה של מהלר עם התזמורת הפילהרמונית של ברלין בניצוח קלאודיו אבאדו, והופעת הבכורה האופראית שלה בתפקיד ארדה ב"זהב הריין" מאת וגנר באופרה הגרמנית של ברלין בניצוחו של דניאל בארנבוים. היא הופיעה במגוון רחב של תפקידים בבתי אופרה חשובים, בהם לה סקלה במילנו, האופרה הממלכתית של וינה, האופרה הממלכתית של בווריה, האופרה של פריז, בית האופרה המלכותי קובנט גרדן בלונדון, תיאטרו מג'ו מוזיקלה בפירנצה, לה מונה בבריסל, היכל האמנויות בוולנסיה, האופרה המלכותית בקופנהגן, האופרה הלאומית הפינית והאופרה המלכותית השוודית וכן בפסטיבלים של זלצבורג, אקס־אן־פרובנס וטירת לודוויגסבורג. באולם הקונצרטים אנה לרסון זכתה למוניטין בינלאומי כמומחית ליצירות מהלר. היא שרה בקביעות עם התזמורות המובילות בעולם, בהן הפילהרמונית של ברלין, תזמורת פסטיבל לוצרן, הפילהרמונית של ניו יורק, הפילהרמונית של וינה, הפילהרמונית של לוס אנג'לס, הסימפונית של שיקגו, הסימפונית של לונדון, הפילהרמונית של לונדון והתזמורת הפילהרמונית של רוטרדם. היא הופיעה תחת שרביטם של מנצחים ידועי שם, לרבות אסה־פקה סלונן, דניאל הרדינג, סר סיימון ראטל, סר אנטוניו פפנו, גוסטבו דודמל, אלן גילברט, ולדימיר יורובסקי, ניקולאוס הרנונקור, ריקרדו שאיי ולהב שני. בדצמבר 2010 מונתה אנה לרסון לזמרת החצר של קרל גוסטף מלך שוודיה, ובשנת 2011 היא פתחה אולם קונצרטים משלה בשוודיה.