Анамария Маринка родилась в семье скрипачки и театрального преподавателя. Окончила Университет искусств, музыки и драмы имени Джордже Энеску в Яссах. Дебютом в кино для Анамарии Маринки стала одна из главных ролей в телефильме «Секс-трафик» (2004), которая принесла молодой румынке телевизионную премию «BAFTA» в категории «Лучшая актриса» (2005). В 2007 году состоялась премьера фильма Кристиана Мунджиу «4 месяца, 3 недели и 2 дня», в котором Анамария Маринка также исполнила одну из главных ролей (впоследствии эта картина была удостоена «Золотой пальмовой ветви» юбилейного 60-го Каннского кинофестиваля (2007), а также двух других наград — Cinema Prize of the French National Education System и премии Международной федерации кинопрессы). После триумфа ленты Мунджиу на Каннском кинофестивале Анамария Маринка снялась в фильмах таких кинематографистов, как Фрэнсис Форд Коппола («Молодость без молодости», 2007) и Жюли Дельпи («Графиня», 2009).
В настоящее время актриса проживает в Лондоне. Имеет брата. Свободно владеет румынским, английским, французским и немецким языками.
