In Gelsenkirchen geboren, studierte Anne Schwanewilms Gesang bei Hans Sotin an der Musikhochschule in Köln. In der Rheinmetropole erhielt sie auch ihr erstes Festengagement im Ensemble der Städtischen Bühnen, dem sie von 1991 bis 1996 angehörte.
Seither ist die Sopranistin freischaffend tätig und hat sich vor allem als Interpretin der Opern von Richard Strauss einen hervorragenden Ruf erworben. Am Royal Opera House in London gestaltete sie unter der Leitung von Sir Colin Davis die Titelpartie aus Ariadne auf Naxos, an der Scala sang sie die Chrysothemis in Elektra; die Dresdner Semperoper engagierte sie als Danae, in Paris und Chicago trat sie als Marschallin auf und mit Semyon Bychkov am Pult war sie als Daphne zu erleben.
Eine weitere Paradepartie der Sängerin ist die Elettra aus Mozarts Idomeneo, die sie bei Aufführungen unter Sir Simon Rattle in Glyndebourne, London, Berlin, Luzern und Salzburg übernahm. Auch Raritäten wie Schumanns Genoveva oder Webers Euryanthe gehören zu Anne Schwanewilms' Repertoire.
Als Konzertsängerin hat sie mit zahlreichen renommierten Dirigenten gearbeitet: Daniel Barenboim, Riccardo Chailly, James Levine, Lorin Maazel, Seiji Ozawa und Giuseppe Sinopoli seien stellvertretend für viele andere genannt.
Die außergewöhnliche Bühnenkunst der Anne Schwanewilms wurde 2002 mit der Wahl zur Sängerin des Jahres in der Umfrage der Zeitschrift Opernwelt gewürdigt.