Anne Hecheová sa narodila 25. mája 1969 v americkom meste Aurora nachádzajúcom sa v štáte Ohio. Mala štyroch starších súrodencov. Počas detstva sa s rodinou často sťahovala a istý čas boli dokonca súčasťou amišskej komunity. Keď mala trinásť rokov, jej otec zomrel na následky ochorenia AIDS.
Podľa Hecheovej ju od útleho detstva znásilňoval. V roku 2001 vydala autobiografiu s názvom Call Me Crazy (Volajte ma šialenou), v ktorej tvrdila, že ju jej otec nakazil genitálnym herpesom ešte keď bola bábätko.
V Chicagu navštevovala Školu Francisa W. Parkera. Počas štúdia na strednej škole sa jej naskytlo niekoľko príležitostí hrať v televízii, ale jej matka trvala na tom, že musí najskôr zmaturovať. Napokon však predsa prijala úlohu v seriáli Another World.
Už v roku 1991 získala Hecheová Emmy za výnimočnú mladú herečku v dramatickom seriáli. V roku 1993 debutovala vo filme Dobrodružstvá Hucka Finna, v ktorom si zahrala spolu s Elijahom Woodom.
Neskôr hrala v snímkach ako Život naruby, Vreckové, Urobím hocičo, Divoká hra, Porotkyňa, Modré z neba či Viem, čo ste robili minulé leto. Objavila sa tiež v seriáli Ally McBealová, Everwood, Muži na stromoch, Za nepriateľskou čiarou a Polícia Chicago.
V roku 1998 si zahrala v remakeu kultového hororu Psycho z roku 1960. Stvárnila postavu Marion Craneovej, ktorú hrala v pôvodnom filme herečka Janet Leighová. Išlo o komerčný prepadák a navyše si snímka vyslúžila negatívne recenzie od kritikov. V tom istom roku sa Anne Hecheová dostala na zoznam 50 najkrajších ľudí na svete.
Neskôr sa Hecheová objavila vo filmoch 6 dní, 7 nocí, Dvojník, Zrodenie, Superman: Súdny deň, Smrtiace nebo, Pomstiteľ či My Friend Dahmer, v ktorom stvárnila matku známeho sériového vraha Jeffreyho Dahmera. Jej poslednou snímkou bola 13 Minutes, ktorá mala premiéru minulý rok.
Okrem herectva sa Anne Hecheová krátko venovala aj réžii. V roku 2000 bola spolurežisérkou snímky Keby steny mohli hovoriť 2.

V roku 1997 začala Hecheová vzťah so známou americkou moderátorkou a komičkou Ellen DeGeneresovou. Rozišli sa o tri roky neskôr. V roku 2001 sa vydala za kameramana Colemana Laffoona, s ktorým mala syna. V roku 2009 sa manželia rozviedli. Následne začala chodiť s hereckým kolegom Jamesom Tupperom, s ktorým sa jej v roku 2009 narodil syn. Pár sa rozišiel v roku 2018.
5. augusta tohto roka mala Anne Hecheová autonehodu, počas ktorej narazila so svojím autom do garáže a neskôr do domu. Následkom nehody došlo k požiaru, kvôli ktorému zasahovalo 59 hasičov. Oheň sa podarilo úplne uhasiť až po vyše hodine. Hecheová utrpela ťažké popáleniny.
Polícia zistila, že počas incidentu mala Hecheová v krvi omamné látky. Od 8. augusta bola v kóme a o tri dni neskôr jej rodina oznámila, že kvôli závažnému poškodeniu mozgu zrejme neprežije. Týždeň po osudovej autonehode, 12. augusta, ju odpojili od prístrojov.