Actrice et chanteuse américaine, Ann Blyth a connu une activité artistique dès l’enfance, à la radio, puis dans une compagnie d’opéra. Adolescente, elle se fait embaucher à Broadway, où ses qualités de soprano sont appréciées. En 1944, Universal Pictures la repère et lui fait signer un contrat pour plusieurs comédies musicales. « Prêtée » à Warner Bros., la jeune comédienne impressionne dans une composition dramatique et à contre-emploi : celui de Veda, la fille perfide de Joan Crawford dans Le roman de Mildred Pierce (1945) de Michael Curtiz.
Une nomination à l’Oscar du meilleur second rôle féminin renforce la crédibilité de la jeune femme auprès des professionnels. Mais un grave accident lui occasionne des problèmes de dos qui l’immobilisent. C’est en fauteuil roulant qu’elle tourne Les démons de la liberté (1947) de Jules Dassin. Ann Blyth parvient toutefois à rebondir et connaît un joli succès avec la comédie Monsieur Peabody et la sirène (1948) d’Irving Pichel.
Sans devenir une grande star, elle connaît le vedettariat pendant une dizaine d’années, dans un registre léger aussi bien que grave, de la comédie musicale au film d’aventures. Elle est notamment à l’affiche de Tempête sur la colline (1951) de Douglas Sirk et du Monde lui appartient (1952) de Raoul Walsh. MGM la prend sous contrat en 1952. Elle continue alors d’occuper le premier plan dans plusieurs productions, telles que La perle noire (1953) et Le prince étudiant (1954) de Richard Thorpe, L’étranger au paradis (1955) de Vincente Minnelli, Calomnie (1956) de Roy Rowland.
Parmi ses derniers rôles au cinéma figure celui de la comédienne Helen Morgan dans le biopic Pour elle un seul homme (Curtiz, 1957). Ann Blyth arrête ensuite le cinéma pour se consacrer à la scène et à la télévision, ainsi qu’à sa vie familiale. Elle ne tourne plus après une apparition dans la série Arabesque (1986). Ann Blyth est décédée le 24 juin 2026 à l’âge de 98 ans.