Российская актриса Анна Ковальчук родилась в городе Нойштрелице, Германия (на момент рождения ГДР) 15 июня 1977 года в семье преподавателя и заведующей детским садиком, став вторым ребенком в семействе.
В детстве вместе с родителями попутешествовала по стране. Посещала школу в Ленинграде (сейчас Санкт-Петербург), некоторое время жила в Москве, после в Ереване. По складу ума Анна скорее «технарь», нежели «гуманитарий», в школе легко овладевала точными науками, обожала математику. Планировала заняться кибернетикой, уже во время обучения в школе, приглядев для этих целей Ленинградский политехнический институт.
Однако на горе науки кибернетики, и на счастье сотен тысяч поклонников актерского таланта актрисы, Анна, как это часто случается в таком возрасте, передумала, решив стать профессиональной актрисой. Соответствующее образование получила в Ленинградском театральном институте музыки и кинематографии, во время обучения в котором познакомилась с Анатолием Ильченко, которые впоследствии стал ее мужем. В своей бытности студенткой получила место в труппе «Театра имени Ленсовета», во время работы в котором и попалась на глаза режиссера Геннадия Тростянецкого, который в то время как раз подыскивал молодую и симпатичную героиню на роль в театральной постановке «Мнимый больной». Премьера спектакля состоялась в 1999 году. Кстати сказать, 1999 год, это и год получения диплома об окончании института, и год свадьбы с Анатолием Ильченко.
На экранах кинотеатров дебютировала с небольшой ролью в комедии Владимира Зайкина «Любовь зла» (1999). Своей известностью обязана блестящей игре в телевизионном сериале «Тайны следствия» (2000 - 2008). За роль следователя Маши Швецовой была удостоено приза за лучшее воплощение образа «положительного героя» на кинофестивале «Закон и общество». Для того чтобы получить эту роль ей пришлось пойти на небольшой обман, «пририсовав» себе лишние семь лет возраста, т.к. по сценарию Швецовой около тридцати, а на момент проб Анне было всего лишь 22 года.
После съемок первых нескольких серий, Ковальчук сообщила создателям сериала о том, что беременна и собирается рожать. Останавливать столь популярный сериал было неразумно, потому было принято решение не скрывать беременность актрисы, переписав вместо этого сценарий сериала. Ковальчук продолжала сниматься до самого последнего момента. В одной из серий можно увидеть сцену родов и кормления, родившейся 26 октября 2000 года дочки Златы.
В 2005 году сыграла роль Маргариты в экранизации культового романа Михаила Булгакова «Мастер и Маргарита». Ради роли в столь многообещающей картине Анна Ковальчук согласилась даже раздеться, хотя до этого неоднократно заявляла, что никогда не будет сниматься обнаженной. В 2006 году вместе с Константином Хабенским и Екатериной Гусевой сыграла в драме «Час Пик».
В 2008 – 2009 гг. Анна продолжила работу с Хабенским в художественном фильме и его несколько более полной телевизионной версии «Адмиралъ», где сыграла Софью Фёдоровну Колчак, супругу руководителя Белого движения. Далее последовал ряд не менее успешных ролей в кино и на телевидении.
С отцом своего первого ребенка, Анатолием Ильченко, развелась в 2005 году, а два года спустя, 1 декабря 2007 года, вышла замуж за преуспевающего бизнесмена Олега Капустина, от которого в 2010 г. родила сына Добрыню.