Actrice italienne, Anna Maria Ferrero débute très jeune car elle est repérée à 15 ans par le réalisateur Claudio Gora qui lui offre un rôle dans Le ciel est rouge (1950). Puis, elle enchaîne aussitôt avec Le Christ interdit (Malaparte, 1951) et gagne en notoriété avec Les infidèles (Steno et Monicelli, 1953), Les vaincus (Antonioni, 1953), La chronique des pauvres amants (Lizzani, 1954) et La veuve (Milestone, 1955).
Elle rencontre en 1953 Vittorio Gassman dont elle devient la compagne. Dès lors, elle accompagne l’acteur sur les planches et joue aussi dans son Kean (Gassman, 1955). Anna Maria Ferrero prend de l’épaisseur dans Guerre et paix (Vidor, 1956), Les garçons (Bolognini, 1959), Le bossu de Rome (Lizzani, 1960), Austerlitz (Gance, 1960), L’homme aux cent visages (Risi, 1960), Traqués par la gestapo (Lizzani, 1961) et La bataille de Naples (Loy, 1962).
En 1962, l’actrice épouse finalement Jean Sorel et décide de mettre un terme à sa carrière pour se consacrer à sa famille.
Anna Maria Ferrero décède en 2018 à l’âge de 83 ans.