1998年「セブンティーン」でモデルデビュー。
ティーン雑誌を中心に数々のファッション誌などで同世代の中でカリスマ的な人気を得て、広告やファッション・ショー、TV-CMなどでトップモデルとして活躍。
EDWIN「SOMETHING」「503」のTV-CMにも抜擢されている。
また、2004年には「下妻物語」(深田恭子主演)、「茶の味」(浅野忠信主演)などの映画に出演し、日本アカデミー賞をはじめとする2004年度の映画各賞を8個受賞。
今後の活躍が期待される若手女優として映画関係者からの評価も高い。
2005年はDisney映画「ハービー 〜機械じかけのキューピッド〜」でリンジー・ローハン演じるヒロイン：マギー・ペイトン役で声優に初挑戦。
また、「ダブリンの鐘つきカビ人間」で初舞台も経験した。
そして夏にはミニアルバム「Taste MyBeat」で熱望していたミュージシャンとして本格始動。
アンナの唄声に共感した国内外の豪華ミュージシャンが参加し、ほとんどの曲の作詞も本人が手掛けた同ミニアルバムは音楽業界でも話題となりスマッシュヒット。
2006年に入り1月にメジャーデビューシングル「Change your life」、3月23日には2ndシングル「SLAP THAT NAUGHTY BODY/MY FATE」と大沢伸一・RYOJI FROM ケツメイシなど豪華RIMIX陣によるRemix Albumと立て続けにリリース。
さらに4月からは、実写映画・ゲーム・CDなどの関連グッズすべてが大ヒットした大人気コミック「NANA」のアニメ版(日本テレビ系列 水曜23:25〜)で大崎ナナの歌唱キャストに抜擢され、原作者の矢沢あいさんも「私は元々土屋アンナさんのファンで、特にロックミュージシャンとしての魅力は凄い！と惚れ込んでいたので、アンナさんの名前が候補に挙がった時は本当に感激しました。」と大絶賛されている。
モデル・女優とは別の顔であるミュージシャンとしての“土屋アンナ”にも既に高い評価と可能性を認められた、“アーティスト”である 。