Après des études à l'École supérieure d'art dramatique (ESAD) de Paris, Anne-Marie Perier débute sur les planches dans les années 1980. Elle se fait remarquer pour son interprétation d'Olympe dans la pièce éponyme, *Olympe*, de Roger Planchon.
En 1987, elle fait ses premiers pas au cinéma en jouant le rôle de Ségolène dans le film *Viva Césaria* de Chris Marker. Cette même année, elle tient l'un de ses rôles les plus marquants dans *Hector* de Pierre Tchernia, aux côtés de Michel Serrault et Miou-Miou.
Dans les années 1990, Anne-Marie Perier poursuit sa carrière au théâtre et à la télévision en jouant dans des pièces comme *Le Retour au désert* de Harold Pinter, ou encore *Les Femmes savantes* de Molière. Elle participe également à des émissions de télévision telles que *Secrets d'historiennes*, où elle raconte sa vie et son parcours artistique.
Dans les années 2000, Anne-Marie Perier se tourne vers la production cinématographique en co-produisant plusieurs films, notamment *Coup de foudre à Saint-Pierre* (2010) et *Les Enfants de Timpelbach* (2017), dans lesquels elle joue également.
En 2004, elle publie son premier roman, *La Guadeloupienne*, qui lui vaut un grand succès critique et populaire. Elle continue depuis à écrire des romans, dont *Les Voix de l'ombre* (2007), *L'Île aux femmes* (2013) et *La Mémoire d'une île* (2016).
Anne-Marie Perier est récompensée pour son travail par plusieurs distinctions, notamment le Molière de la comédienne en 1984 et le Prix du Syndicat français de la critique de cinéma en 1987. Elle est également nommée au César de la meilleure actrice dans un second rôle en 2010 pour *Coup de foudre à Saint-Pierre*.
En 2015, elle est élue membre de l'Académie française. Anne-Marie Perier est depuis une figure importante du monde du théâtre et du cinéma français, et son travail continue à être apprécié par le grand public.