Анна Карадимитрова е родена в София.

С музика се занимава още от детските си години – свири на пиано и пее в Детския радиохор. Завършва НМА „Проф. П. Владигеров“, след което специализира в Европейския оперен център в Манчестър, Великобритания. Лауреат е на Международните певчески конкурси в Албена и в Карлови Вари, Чехия.

В периода 1997-2000 е солистка на Русенската опера, където дебютира в ролята на Розина в „Севилският бръснар“ от Росини. От 2000 до 2004 е певец на свободна практика и участва в спектакли на Държавна опера-Стара Загора, Оперетата във Велико Търново и на Софийска сцена в сътрудничество със Софийската филхармония в Requiem на Моцарт, Коронационна меса – Моцарт, Magnificat от Й. С. Бах в рамките на Европейския музикален фестивал и в камерни концерти.

След 2004 се установява в Кувейт, където се занимава с вокално-педагогическа и хорово-диригентска дейност. Успоредно с преподаването на музика, Анна Карадимитрова е солистка в местни камерни концерти с кантатно-ораториални творби, сред които „Gloria“ от А. Вивалди, „Кармина Бурана“ от К. Орф, Requiem от Дж. Верди, „Гидеон“ от Х. Бушман. Участва и в оперни продукции – „Дон Жуан“, „Дидона и Еней“, „Семеле“, „Ловци на бисери“, „Ацис и Галатея“ и в оперети на Гилбърт и Съливън („Пиратите от Пензанс“, “Микадо“, “Гондолиерите“ и др.), както и в мюзикълите „Уестсайдска история“ и “Фантомът на операта“.

През лятото на 2018 и 2019 се завръща на българска сцена и участва в концерти на Старозагорската опера. Наскоро Анна бе в солистичния състав на Requiem от Моцарт – една съвместна продукция в Кувейтския Оперен център „Джабер Ал Ахмад“ с гост-оркестранти и певци от България.

В настоящия момент Анна Карадимитрова е част от трупата на Държавна опера-Русе.

Анна Карадимитрова от години има определен интерес към бароковата музика. Изпълнявала е „Месия“ от Хендел, „Магнификат“ от Бах, „Стабат Матер“ от Перголези, „Глория“ от Вивалди, виртуозната сопранова партия на Семеле в едноименната опера на Хендел, красивата Галатея в „Ацис и Галатея“ и драматичната Дидона в „Дидона и Еней“ на Пърсел и др.