Завършва ВИТИЗ през 1980 г. в класа на проф. С. Стоянов и проф. Цв. Стоянова. Започва професионалния си път на сцената в Младежкия театър с ролята на Джил Мейзън в "Еквус" от П. Шафър. От 1987 г. е актриса в Народния театър "Иван Вазов", където дебютната й роля е Дафинка в "Свекърва" от А. Страшимиров. Сред ролите й в театъра са още: Отилия Клаузен в "Пред залез слънце" от Г. Хауптман, Дорин в "На четири уши" и Клиа в "Черна комедия от П. Шафър, Ана във "Васа Железнова-1910" от М. Горки, Полина Андреевна в "Чайка" от А. П. Чехов, Катерина Джинори в "Лоренцачо" от А. дьо Мюсе, Графиня дьо Сен-Фон в "Маркиза дьо Сад" от М. Юкио, Амалия в "Двубой" от Ив. Вазов, Елзе в "Анатол" от А. Шницлер, , Жената в "Синята стая" от Д. Хеър, Шийла в "Жените на Джейк" от Н. Саймън, лейди Макдъф в "Макбет" от У. Шекспир, лейди Дънкан в "Магбед" от Й. Йонеско, Тя в "Недостъпната" от К. Зануси, Ксантипа в "Последната нощ на Сократ" от Ст. Цанев, Жената в "Рейс" на Ст. Стратиев, Одри в "Ах, този джаз!" от Р. Артър и Б. Фоси, Елизавета в "Крадецът на праскови" по Ем. Станев. Има десетки роли в киното, сред които се открояват тези във филмите: „Адаптация" (1981), „Предупреждението" (1982), „Денят не си личи по заранта" (1985), „Страстната неделя" (1986), „Време разделно" (1988) „Кръговрат" (1993), „Жребият" (1993 г.), „Испанска муха „(1998 г.), "Време за жени"(2006). Аня Пенчева е отличена с Аскеер' 2002 г. за поддържаща роля в постановката на Пламен Марков "Похапване с приятели".

През този сезон, на сцената на Народен театър „Иван Вазов", може да гледате Аня Пенчева в спектаклите:

„Крадецът на праскови" по Емилиян Станев, реж. Бойко Илиев
„Аз плащам" от Ив Жамиак, реж. Владлен Александров
„Лунатици" от Кен Лудвиг, реж. Росица Обрешкова