Mając 19 lat, rozpoczęła pracę jako nauczycielka. Szybko zaczęła ją łączyć ze studiami nad psychoanalizą. Była zainteresowana zastosowaniem wiedzy psychoanalitycznej w pedagogice, marząc, by psychoanaliza stała się nie tylko metodą leczenia, ale też rodzajem profilaktyki.
W 1918 roku rozpoczęła własną analizę szkoleniową. Prowadził ją Sigmund Freud. Co prawda, w pionierskich czasach psychoanalizy analizowanie członków rodziny, przyjaciół i znajomych nie było czymś niespotykanym (współcześnie jest niedopuszczalne ze względów etycznych), to jednak już wtedy zarówno Anna, jak i jej ojciec zdawali sobie sprawę z problemów i ograniczeń, jakie ta sytuacja ze sobą niesie. Być może dlatego nie zdołała przepracować problemu swej samotności i nigdy nie założyła rodziny. W 1922 roku powstała pierwsza praca Anny: Marzenia i fantazjowanie na temat bicia, która – wygłoszona jako referat – zapewniła jej członkostwo w Wiedeńskim Towarzystwie Psychoanalitycznym. W miarę postępu choroby nowotworowej ojca Anna stawała się jego coraz bliższą współpracownicą. Była opiekunką, rzeczniczką, sekretarką. Nie ograniczyło to jednak jej własnego rozwoju. Obok pracującej w Berlinie Melanii Klein, była jedynym, liczącym się analitykiem dziecięcym. Szkoliła też adeptów tej trudnej profesji. Pod koniec lat 20. XX wieku, wraz z Dorotą Burlingham, prowadziła eksperymentalną szkołę, a także zakład opiekuńczy dla dzieci z rodzin dotkniętych biedą. Doświadczenia wówczas zdobyte przydały się Annie, gdy w 1938 roku emigrowała wraz z ojcem do Londynu. Śmierć Freuda (wrzesień 1939) nie przerwała psychoanalitycznej pracy jego córki. W 1940 roku uruchomiła Hampstead War Nurseries (ośrodek dla dzieci dotkniętych skutkami wojny), który w 1947 roku przekształcił się w istniejący do dziś Child Therapy Clinic. Obserwacje poczynione w Hampstead w latach 1939-1945, przynosząc dowody ogromnego znaczenia wczesnej relacji matki z dzieckiem, wywarły ogromny wpływ na pediatrię, psychologię i pedagogikę w krajach anglosaskich. W klinice pracowały różne grupy uczonych zajmujące się badaniami nad trudnościami szkolnymi, zaburzeniami jedzenia, przestępczością nieletnich, ale także specyfiką kolejnych faz rozwoju w życiu dziecka. Właśnie to zainteresowanie normalnym rozwojem doprowadziło Annę do stworzenia w latach 60. XX wieku profilu rozwojowego będącego metodą diagnostyczną, a zarazem koncepcją powstawania psychopatologii. Metoda ta wykorzystywana jest do dziś, zwłaszcza w Stanach Zjednoczonych. Klinika w Hampstead pozostała głównym forum działalności Anny Freud aż do jej śmierci.
Zmarła 9 października 1982 roku.