Anne Hathaway est née le 12 novembre 1982 à Brooklyn (New York). Son père, Gerald Hathaway, est avocat et sa mère Kate McCauley, actrice, lui a donné la vocation de comédienne. Kate McCauley a joué Fantine dans la première tournée américaine des Misérables. Anne Hathaway a deux frères : Michael, l'aîné, et Thomas, le cadet. Elle a des origines irlandaises et françaises, ainsi que des racines allemandes et amérindiennes éloignées. Quand Anne Hathaway a six ans, sa famille déménage à Millburn, dans le New Jersey, où elle a grandi.

Élevée dans la religion catholique avec ce qu'elle considérait comme des « valeurs fortes », Anne Hathaway a déclaré qu'à l'âge de onze ans, elle voulait devenir religieuse. Toutefois, à l'âge de quinze ans, elle est en opposition avec le catholicisme, après avoir appris l'homosexualité de son frère Michael.

« Je me suis rendu compte que mon frère aîné était gay, et je ne pouvais pas appartenir à une religion qui ne soutient pas mon frère. Je me dis désormais chrétienne non confessionnelle, parce que je n'ai pas trouvé de religion pour moi. »

— Anne Hathaway.

En 2009, elle a déclaré que ses convictions religieuses sont un « travail en cours ».

Elle étudie le théâtre au Paper Mill Playhouse dans le New Jersey et participe à plusieurs productions comme Gigi, Jane Eyre, Life on Earth et Once Upon a Mattress, rôle qui lui a valu une proposition aux Rising Star Awards.

Elle partage la vie de Raffaello Follieri, un agent immobilier et escroc, durant trois ans. Il est condamné à une peine de quatre ans et demi de prison pour abus de biens sociaux, détournement de fonds à usage personnel et usage de faux. Anne Hathaway rompt avec lui quelques semaines avant la découverte de cette affaire.

Depuis novembre 2008, elle est en couple avec l'acteur et créateur de bijoux Adam Shulman. Ils se marient le 29 septembre 2012. Le 28 novembre 2015, ils annoncent qu'ils attendent leur premier enfant. Le 24 mars 2016, elle donne naissance à un garçon, Jonathan Rosebanks. Le 24 juillet 2019, elle annonce sur son compte Instagram qu'elle est enceinte de son deuxième enfant. En novembre 2019, elle donne naissance à un deuxième garçon, Jack.

Anne Hathaway est végétarienne. Elle habite à New York. Son actrice préférée est Audrey Hepburn, comme elle l'indique dans plusieurs de ses interviews.

Elle est une grande amie de l'actrice Emily Blunt, de Meryl Streep, ainsi que de Jessica Chastain. Elle a d'ailleurs assisté au mariage de celle-ci accompagnée de son mari Adam Shulman et d'Emily Blunt, en juin 2017.

Elle n'a aucun lien de parenté avec le cinéaste Henry Hathaway.