Родилась 27 января 1914 года.
Родители умерли до 1919 года, воспитывалась в семье деда Григория (отца матери) в Белоруссии в г. Горы-Горки. Приёмные родители: мать - Елена Григорьевна (родная сестра матери) и отец - Юрий Михайлович Ларин (настоящее имя - Михаил Залманович Лурье, умер в 1932).
В 1918 году переехала в Москву в семью Лариных. Воспитывалась в среде профессиональных революционеров.
Училась на рабфаке Планово-экономического института.
В 1934 году Анна Михайловна вышла замуж за опального Н. И. Бухарина. В 1935 году они совершили совместное путешествие на Алтай. Также ездили в Сибирь в связи с дипломной работой Лариной: «Технико-экономическое обоснование Кузнецкого металлургического комбината». Посетили Новосибирск, Ленинск, Прокопьевск, Чемал.
8 мая 1936 года в семье родился сын Юрий.
27 февраля 1937 года Н. И. Бухарин был арестован, и Анна Ларина была отправлена в ссылку в Астрахань.
20 сентября 1937 года была арестована и Анна Михайловна - приговор 8 лет ИТЛ. На этапе в лагерь у неё произошла встреча с вдовами Тухачевского и Якира. В мае 1938 года она прибыла в Новосибирск, находилась в Сиблаге НКВД. В сентябре 1938 года была переведена в г. Мариинск, затем - в сельскохозяйственный лагерь «Антибес» Мариинского района.
C 1938 по декабрь 1941 - находилась в Лубянской тюрьме в Москве. В начале 1941 года была переведена в Бутырскую тюрьму перед отправкой в лагерь.
С 1942 по 1956 годы находилась в Яйском лагере и каторжном лагере в Искитиме. Затем последовала административная ссылка в Новосибирскую область, где Ларина познакомилась Фёдором Дмитриевичем Фадеевым. Создала новую семью, в которой родились дети - Надежда и Михаил.
Летом 1956 года Ларина находилась в посёлке Тисуль Кемеровской области - это было её последнее место ссылки.
В 1988 году в журнале «Знамя» были опубликованы воспоминания Анны Михайловны, которые вскоре были изданы книгой под названием «Незабываемое». Книга А. М. Лариной переведена и переиздана в нескольких странах.
В 1988-1993 годах Анна Михайловна выступала с лекциями о Н. И. Бухарине, боролась за его реабилитацию, являлась сопредседателем Фонда им. Н. И. Бухарина.
Умерла 26 февраля 1996 года в Москве. Похоронена на Троекуровском кладбище.