En 2013, elle a signé avec Sony Music et a sorti son premier single "Don't Go" en collaboration avec DJ Cedric Gervais. Le clip vidéo du titre a rapidement atteint des millions de vues sur YouTube. En 2014, elle a sorti son deuxième single, "Let Me Live", qui s'est classé dans le top 50 au Danemark.
En 2015, Anne-Marie a déménagé à Londres pour se concentrer pleinement sur sa carrière musicale. Elle a signé avec la maison de disques Major Tom Management et a travaillé avec des producteurs comme Steve Mac (One Direction, Leona Lewis) et Invisible Men (Jess Glynne, Ellie Goulding).
En 2016, elle a sorti son premier EP, "The Summer of Us", qui comprenait les singles "Breathe", "Fire Under Your Feet" et "Criminals". L'année suivante, elle a signé avec Capitol Records et a sorti sa chanson "Ciao Adios", qui s'est classée dans le top 10 au Royaume-Uni et dans de nombreux autres pays. Le clip vidéo du titre est devenu viral sur YouTube et a reçu plus de 200 millions de vues à ce jour.
En 2018, Anne-Marie a sorti son premier album "Speak Your Mind", qui a été salué par la critique et a atteint le top 5 au Royaume-Uni. L'album comprenait des singles comme "Rockabye" (avec Dave), "Friends" (avec Marshmello) et "2002". Elle a également collaboré avec Ed Sheeran sur la chanson "Perfect", qui s'est classée numéro 1 dans de nombreux pays.
En 2019, Anne-Marie a été nommée au Brit Awards dans la catégorie de Révélation de l'année. L'année suivante, elle a reçu un prix pour le meilleur artiste féminin aux Global Awards et a chanté en duo avec Khalid sur la chanson "Chase" lors des MTV Europe Music Awards.
Actuellement, Anne-Marie est en tournée et travaille sur de nouveaux morceaux pour son deuxième album. Elle continue d'être l'un des artistes les plus populaires du Royaume-Uni et a conquis le cœur de milliers de fans à travers le monde avec sa voix puissante et son style musical éclectique.