АннаСофія Робб народилася 8 грудня 1993 року в Денвері, штат Колорадо, США, у родині Джанет і Дейва Робб. Вона була названа на честь своїх бабусь — Анни Софії та Анни Марії. З раннього віку АннаСофія виявляла інтерес до акторської майстерності, танців і музики. У віці восьми років вона разом із матір'ю переїхала до Лос-Анджелеса, щоб розпочати акторську кар'єру. Перші кроки в індустрії розваг АннаСофія зробила, знімаючись у національних рекламних роликах, зокрема для бренду Bratz. Її дебют на телебаченні відбувся у 2004 році з головною роллю в телевізійному фільмі "Саманта: Канікули американської дівчинки". У 2005 році вона з'явилася у фільмах "Завдяки Вінн-Діксі" та "Чарлі і шоколадна фабрика", де зіграла Віолетту Борегард у режисера Тіма Бертона. Справжній прорив у кар'єрі стався у 2007 році з роллю Леслі Берк у фільмі "Міст у Терабітію", за яку вона отримала визнання критиків і дві премії Young Artist Awards. Протягом наступних років АннаСофія продовжувала активно зніматися в кіно та на телебаченні. Вона виконала головні ролі у фільмах "Серфер душі" (2011), де зіграла серфінгістку Бетані Гамільтон, та "Втеча на Відьмину гору" (2009). З 2013 по 2014 рік вона грала молоду Керрі Бредшоу в серіалі "Щоденники Керрі", приквелі до "Сексу у великому місті". У 2021 році АннаСофія з'явилася в серіалі "Доктор Смерть", заснованому на реальних подіях.