Ана Селія де Армас Касо народилася 30 квітня 1988 року в Гавані, на Кубі. В юності Ана мріяла стати актрисою, тому відразу після закінчення школи вирішила отримати акторську освіту. Дівчина полетіла в США, де навчалася в університеті в Далласі. Потім дівчина повернулася на батьківщину, де продовжила навчання в Національній театральній школі Куби. Вперше в кіно Ана знялася у 18 років — у 2006-му році актриса зіграла одну з головних ролей, з уже відомим іспанським актором Алексом Гонсалесом, в іспанській кримінальній драмі Мануеля Гутьєрреса Арагона «Роза Франції». Дівчина втілила роль спокусливої красуні Марі. Слідом, Ана зіграла провідну роль Стелли в кубинській драмі Фернандо Переса «Мадригал» (2007). Пізніше знялася і в телеромані «Втрачений рай». Отримавши необхідний досвід, вона вирішила покинути Кубу і вирушити в Мадрид. Там вона проходить різні кастинги і в перший же тиждень прибуття підписує контракт та отримує роль Кароліни Леаль у телесеріалі «Чорна лагуна» (2007—2010). Ана знялася в 6-ти з 7-ми сезонів серіалу. «Чорну лагуну» подивилися тисячі іспанських телеглядачів, і Кароліна у виконанні Ани де Армас стає одним з улюблених персонажів. Проект розповідає про школу-інтернат «Чорна лагуна», де вчиться «золота молодь» Іспанії — діти найвпливовіших сімей країни. Їхня школа розташована в лісі, який таїть в собі величезну кількість загадок: у хащах таємничим чином зникають люди, там повно міфічних тварин, а вночі діється суцільне дивне неподобство. Героїня Ани вмирає в кінці 6-го сезону, тому продовження виходить без участі де Армас. Режисери були змушені вивести актрису з стрічки, оскільки вона вирушила подорожувати по Америці, щоб відпочити і вдосконалювати англійську. У 2009-му році Ана де Армас закріпила свою популярність в Іспанії, зігравши в творчому дуеті з Маріо Касасом («Три метри над рівнем моря»). Стрічка «Секс, вечірки і брехня» розповідає про кількох молодих людей, у яких різне життя, різні погляди на речі. Одна стала лесбіянкою, друга «спить» з колишнім своєї подруги, а інші герої страждають чи то від любові, чи то від нестачі близькості. Фільм став найкасовішою стрічкою в Іспанії 2010-го року, заробивши понад €4 млн. У липні 2010 року приступила до зйомок у телесеріалі «Римська Іспанія, легенда» (2010—2012), в якій вона грала одну з головних ролей, рабині Нереї. Серіал почався 25 жовтня цього ж року і тримався в лідерах переглядів на телеканалі Antena 3. Проте, в 2011 році Ана покинула серіал, щоб зосередитися на майбутній кар'єрі в кіно. В цілому, актриса зіграла 16 епізодів і два сезони. 2011-го року актриса стала головною героїнею трилера «Алея». Її героїня опиняється в пастці, в пральні, куди її загнав серійний вбивця, звідки вона відчайдушно намагається вибратися. У 2014 році Ана переїхала до Лос-Анджелесу. Успіх в Іспанії виявився недостатнім для амбітної красуні. Дівчина посилено вивчала англійську мову, щоб прорватися в американське кіно. У 26 років у Ани це вийшло. Актрису запросили в голлівудську стрічку Джонатана Якубовича «Кам'яні кулаки» (2014 року) з Робертом де Ніро і Еллен Баркін в головних ролях. Ця спортивна драма розповідає про легендарного боксера Роберто Дюрана на прізвисько Кам'яні кулаки. Фільм став американським дебютом Ани, вона зіграла роль дружини боксера.
2014 року знялася в трилері Елая Рота «Хто там» в одній з головних ролей з Кіану Рівзом. Фільм був представлений на Sundance Festival 2015. Восени 2014 знову знялася з Кіану Рівзом у фільмі «Дочка Бога». У березні 2015 приступила до зйомок фільму Тодда Філліпса «Хлопці зі стволами», де також знімаються Майлз Теллер і Джона Гілл.
