Anaïs Demoustier fa i primi passi nel mondo del cinema all'età di soli 13 anni, apparendo in Le monde de Marty (2000). Ha un piccolo ruolo che le consente tuttavia un ingresso privilegiato verso altre produzioni cinematografiche.
Recita in un cortometraggio intitolato Conflits de Canards per poi ritrovarsi sul grande schermo accanto a Isabelle Huppert e Béatrice Dalle in Il tempo dei lupi (2003) di Michael Haneke.
Nel film confuso ma affascinante di Haneke interpreta la piccola Eve, in fuga con la madre e il fratello da una non meglio precisata catastrofe. Apparirà poi in alcuni cortometraggi e in film passati quasi inosservati come Hellphone (2007) e Les murs porteurs (2008). Nel 2006 era inoltre apparsa in L'année suivante.
La consacrazione
Nonostante i suoi piccoli passi verso la notorietà cinematografica d'oltralpe, Anaïs si fa conoscere soprattutto grazie a un ruolo secondario nell'acclamato La belle personne (2008) di Christophe Honoré, che torna a parlare d'amori parigini dopo il magnifico Dans Paris, ma questa volta con un'ambientazione scolastica.
Nel 2008 Anaïs otterrà dunque il ruolo principale de Il viaggio di Jeanne di Anna Novion. Qui interpreta Jeanne che viene portata dal padre, Jean-Pierre Darroussin, in un viaggio iniziatico in Europa.
