Anne Dudek wird 1975 in Newton, Massachusetts als Tochter eines Architekten geboren. Die Blondine mit polnischer Abstammung studiert Theaterschauspiel an der Northwestern University. Bereits zu dieser Zeit erhält sie auch ihre erste professionelle Theaterrolle. Später arbeitet sie am Chicagoer "Court Theatre", mit dem sie auch in New York auftritt. Bereits damals kann Anne Dudek den einen oder anderen Preis einheimsen, so zum Beispiel für ihre überragende Schauspielleistung in dem Stück "The Glass Menagerie". Für ihre Rolle als zerbrechliche Laura wird sie mit dem "Connecticut Critics Circle Award" ausgezeichnet.
Nach ihrem Erfolg beim Theater schafft Anne Dudek den Sprung zu Film und Fernsehen. Seit 2001 ist die Schauspielerin in zahlreichen namhaften TV-Produktionen wie "Emergency Room", "Six Feet Under – Gestorben wird immer", "Charmed", "Friends", "Castle" oder "Desperate Housewives" zu sehen.
Auch auf die große Leinwand schafft es die Schauspielerin: So wirkt sie im Jahr 2003 in dem Filmdrama "Der menschliche Makel" an der Seite von Anthony Hopkins und Nicole Kidman mit. Dass Anne Dudek besonders wandelbar ist, stellt sie ein Jahr später unter Beweis, als sie Tiffany Wilson in der Trash-Komödie "White Chicks" mimt.
Ihre erste wiederkehrende Rolle spielt Anne Dudek in der Erfolgsserie "Mad Men". Darin geht es um das Leben der "Men of Madison Avenue", die in den führenden Werbeagenturen New York Citys den amerikanischen Lifestyle der 1960er prägen. Unvergesslich auch ihre Rolle in "Dr. House". Dort mimt die Schauspielerin Amber Volakis, die als "Cutthroat Bitch", also "Eiskaltes Miststück" bekannt ist.
2008 heiratet Anne Dudek den Künstler Matthew Heller. Im selben Jahr erblickt ihr Sohn das Licht der Welt, 2012 bekommen sie eine Tochter. 2016 lässt sich das Paar scheiden.