Ana de Armas, 30 Nisan 1988'de Havana, Küba'da dünyaya geldi. Küba'nın Santa Cruz del Norte kasabasında büyüyen de Armas, 12 yaşında oyunculuğa ilgi duymaya başladı ve Havana'daki Küba Ulusal Tiyatro Okulu'na gitti.
2006 yılında Küba yapımı "Una rosa de Francia" filmiyle oyunculuk kariyerine başlayan de Armas, 18 yaşında İspanya'ya taşındı ve burada gençlik dizisi "El Internado"da (2007-2010) büyük bir hayran kitlesi kazandı. 2014 yılında Amerika Birleşik Devletleri'ne taşındı ve İngilizce öğrenmeye başlayan de Armas, "Kim O?" (2015), "Yanlış Kapı" (2016), "Demir Yumruk" (2016) ve "Vurguncular" (2016) gibi filmlerde rol aldı.
Ana de Armas'ın Hollywood'daki asıl çıkışını "Bıçak Sırtı 2049" (2017) filminde yapay zeka karakteri Joi rolüyle yaptı.