Ана Селія де Армас Касо народилася 30 квітня 1988 року в Гавані, на Кубі. Дитиною жила з бабусею і дідусем. Її батьки та старший брат переїхали до приморського містечка Санта-Круз-дель-Норте і приїжджали до неї у Гавану на вихідні. Згодом Ана переїхала у Санта-Круз-дель-Норте до батьків, але коли їй виповнилося 10 років, сім'я повернулася до столиці. Її батько Рамон працював на різних посадах, зокрема був керівником банку, вчителем, директором школи та заступником міського голови. Закінчив філософський факультет у Росії. Її мати Ана працювала у відділі кадрів Міністерства освіти. ЇЇ старший брат Хав'єр живе у Нью-Йорку і працює фотографом. У січні 2020 році він був допитаний кубинською поліцією через його критичну позицію до Декрету 349 та зв’язки з художниками, що перебувають під наглядом уряду.
У підлітковому віці Ана не мала доступу до інтернету і мала обмежені знання про попкультуру за межами Куби. Їй давали 20 хвилин на перегляд мультфільмів щосуботи і денних спектаклів щонеділі. У неї вдома не було відео- чи DVD-програвача, тому вона ходила дивитися голлівудські фільми до сусідів. Вона запам'ятовувала і практикувала монологи перед дзеркалом.Ана вирішила стати акторкою у 12 років. У 2002 році, у віці 14 років, вступила до Національної театральної школи Куби. Під час навчання знялася у трьох фільмах. Ана залишила чотирирічний курс драми за кілька місяців до захисту дипломної роботи, оскільки випускникам Куби заборонено їхати з країни, не відпрацювавши 3 роки на державній службі. У 18 років маючи заощадження у сумі 200 євро та громадянство Іспанії завдяки своїй бабусі та дідусю по матері, де Армас переїхала до Мадриду, щоб продовжити акторську кар'єру.
