Официального отца – отставного солдата Преображенского полка Матвея Павлова – Аня не помнила. Молва считала ее настоящим отцом Лазаря Полякова, банкира и младшего брата российского «железнодорожного короля» Самуила Полякова. Возможно, это просто легенда. Но она, во всяком случае, объясняет некоторые неувязки между бедным детством солдатской дочки и снятой для Аниной бабушки двухэтажной дачей в Лигове – аристократическом предместье Северной столицы, куда на лето съезжалась театральная богема и тогдашние нувориши. Да и частое посещение Мариинки, а также обучение в столичной Императорской балетной школе тоже стоили денег, и немалых.
То, что она станет танцовщицей, Аня знала с восьми лет, едва побывав с матерью на балете в Мариинке. Тогда она безапелляционно заявила: «Я буду танцевать «Спящую Красавицу» в этом театре!».
Однако первая попытка поступления в школу закончилась провалом. Вторая попытка тоже чуть было не сорвалась. Судьбу Ани решил председатель приемной комиссии – знаменитый балетмейстер Мариус Петипа. Посмотрев танцевальный номер Ани Павловой, седоусый мэтр вынес вердикт: «Пушинка на ветру – она будет летать на сцене».
После окончания Вагановского училища, в 1899 году Анна Павлова была принята в труппу Мариинского театра. Танцевала партии в классических балетах «Щелкунчик», «Конёк-Горбунок», «Раймонда», «Баядерка», «Жизель». В 1906 году стала ведущей танцовщицей труппы. Анна Павлова исполняла главные роли в балетах М.Фокина «Шопениана», «Павильон Армиды», «Египетские ночи» и других.
В 1908 году на благотворительном вечере в Мариинском театре Анна Павлова впервые исполнила поставленную для неё М.Фокиным хореографическую миниатюру «Лебедь» (позже «Умирающий лебедь»), ставшую впоследствии одним из символов русского балета 20 века. В 1909 году участвовала в «Русских сезонах» Дягилева в Париже, положивших начало её мировой известности. Афиша работы В.Серова с силуэтом Павловой стала навсегда эмблемой «Русских сезонов».
В 1910 году Анна Матвеевна создала собственную труппу, с которой гастролировала во многих странах мира. Специально для труппы Павловой М.Фокиным были поставлены несколько балетов.
Последнее выступление балерины в Мариинском театре состоялось в 1913 году, а в России – в 1914 году, после чего она обосновалась в Англии и в Россию больше не возвращалась. О подлинной жизни балерины известно мало, ее имя ещё при жизни стало легендарным.
Скончалась Анна Матвеевна Павлова в Гааге, во время гастролей, 23 января 1931 года от пневмонии. Несмотря на завещание балерины быть похороненной на родине, урна с её прахом находится в Лондоне.