Родилась 14 января 1963 года в городе Гурьевск (Кемеровская область, РСФСР, СССР). Вскоре после её рождения семья переехала в Череповец.

В пятнадцать лет Анна поступила в Ярославское театральное училище, во время учёбы в котором вышла замуж за однокурсника Александра Самохина. По окончании училища в 1982 году их распределили на работу в ТЮЗ Ростова-на-Дону. 1 ноября 1983 года у молодых супругов родилась дочь Александра, которая как и родители стала актрисой. В 2004 году дочь окончила Санкт-Петербургскую Академию театральных искусств и уже снялась в кино, играла в антрепризных спектаклях вместе с мамой.

В 1987 году Анна Самохина получает главную женскую роль, Мерседес, в фильме Георгия Юнгвальд-Хилькевича «Узник замка Иф», снимаемого по роману Александра Дюма «Граф Монте-Кристо». Этот кинодебют оказался для актрисы очень удачным, и в 1988 году режиссёр Юрий Кара пригласил Анну Самохину сняться в своей картине «Воры в законе». Этот фильм, поставленный по рассказам Фазиля Искандера, в котором играло много замечательных актёров, был с восторгом встречен публикой — чего нельзя было сказать о критиках.

Но успех есть успех, и новые роли не заставили себя ждать. Среди интересных работ актрисы можно выделить роли в костюмной ленте Яна Фрида «Дон Сезар де Базан», где партнёрами Самохиной были Михаил Боярский и Юрий Богатырёв, и в исторической драме «Царская охота», снятой Виталием Мельниковым, в которой она сыграла княжну Тараканову.

В начале 1990-х годов на счету Анны Самохиной — несколько десятков ролей в фильмах разных жанров — в комедиях, детективах, боевиках, исторических лентах.

С 1989 года — актриса играла в театре имени Ленинского комсомола в Санкт-Петербурге. Работала в антрепризах: в театре "Русская антреприза имени Андрея Миронова", Петербургском антрепризном Театре Комедий.

Кроме того, Самохина, как художественный руководитель студии «Диапазон», представляла в 1996 году на фестивале в Монако телефильм «Гроза над Русью», поставленный по «Князю Серебряному».

Анна жила в Санкт-Петербурге и, хотя про кино не забывала, занималась бизнесом — вместе со вторым мужем они открыли вскоре получивший известность ресторан «Граф Суворовъ» и «Поручик Ржевский».

Второй муж Анны Самохиной Дмитрий — владелец кафе в Санкт-Петербурге. Он помог актрисе организовать свой собственный ресторанный бизнес. Анна Самохина выходила замуж и в третий раз — за одного из своих старых приятелей Евгения (офицер-таможенник в отставке), но и этот брак оказался неудачным.

Анна Самохина скончалась в два часа ночи 8 февраля 2010 года в хосписе № 3 в посёлке Парголово Выборгского района Санкт-Петербурга.

Актриса похоронена 10 февраля 2010 года на Смоленском православном кладбище в Санкт-Петербурге.