Aktör Ulrich Mühe (1953-2007) ve aktris Jenny Gröllmann'ın (1947-2006) çocuğu olarak Berlin'de doğan Anna Maria Mühe (d. 1985), yönetmen Maria von Heland tarafından Big Girls Don't Cry filminin oyuncu seçmelerine davet edildi. Ayrıca Schiller'in "Sehnsucht" adlı şarkısının klibinde oynadı. İlk oyunculuk deneyimini 2002 yapımı Alman filmi Big Girls Don't Cry'da başrol olarak yaşadıktan sonra, aralarında Not My Day (2014) ve Alpha 0.7 - Der Feind in Dir'in (2010) de bulunduğu birçok film ve televizyon dizisinde rol aldı.Anna Maria Mühe'ye 2001 yılında, henüz on beş yaşındayken Berlin'de bir Amerikan lokantasında yönetmen Maria von Heland tarafından yaklaşıldı ve Big Girls'teki başrolle ilgisi olmayan bir oyuncu seçimine davet edildi. En yakın arkadaşı Steffi (Karoline Herfurth) ile birlikte yetişkinlikte ustalaşmak zorunda olan Kati, filmde çaba gösterdi. İlk filmi, düzenli eğitiminin etkilenmemesi için yaz tatillerine odaklanmıştı. Daha sonra sanatsal eğitimini Marianne Fischer-Kupfer ve kızı Kristiane Kupfer'den (oyunculuk) aldı. Rollerinin her biri, her çekimden önce kişisel bir oyunculuk koçluğu seansında bireysel olarak çalışılmaya devam ediyor.