Ana de Armas wychowała się w Hawanie, gdzie wciąż mieszkają jej rodzice[1]. W wieku 18 lat przeniosła się do Madrytu w Hiszpanii, gdzie grała w serialach telewizyjnych[1].
Rozpoznawalność przyniósł jej serial Internat, w którym grała jedną z głównych ról. W 2009 r. została uznana przez magazyn Glamour za najładniejszą twarz kina.
Od 2015 gra w hollywoodzkich filmach, począwszy od m.in. Kto tam? (2015) i Objawienie, obu z Keanu Reevesem. Kolejnym przełomem w jej karierze była rola Joi w wysokobudżetowej produkcji Blade Runner 2049[1], a jej pozycję ugruntowała rola w filmie Na noże.