Diplomata alla Scuola Nazionale di Cinema, la giovane attrice prende parte a numerosi stage di recitazione prima di ottenere i primi ingaggi tra i protagonisti di alcune tra le più apprezzate fiction televisive. (Alcide De Gasperi, Le cinque giornate di Milano). I suoi intensi tratti mediterranei si fanno notare sul grande schermo in Ocean's Twelve (il suo è un piccolo, ma prestigioso ruolo, accanto a Bruce Willis) e, nel 2005, in Quando sei nato non puoi nasconderti, al fianco di Alessio Boni.La grande occasione si presenta però nel 2006 con la commedia di Carlo Verdone, Il mio miglior nemico, dove Ana Caterina veste i panni della figlia di Verdone, nonché dell’innamorata del suo peggior nemico, il giovane Silvio Muccino. Per questa interpretazione ottiene la nomination al David Di Donatello 2006.