Анна Юрьевна Попова родилась 18 октября 1960 года. Получила высшее медицинское образование по специальности «медико-профилактическое дело». Работала врачом-эпидемиологом, заведующей эпидемиологическим отделом Буденновской санитарно-эпидемиологической станции (Ставропольский край), врачом-эпидемиологом, главным врачом Центра Госсанэпиднадзора в Серпухове. С 1994 по 2005 годы возглавляла санэпидслужбу Серпуховского района. Затем работала заместителем главы управления Роспотребнадзора по Московской области; начальником управления кадров, последипломного образования и гигиенического воспитания населения Роспотребнадзора. С 23 декабря 2011 года — заместитель главы Роспотребнадзора.
Доктор медицинских наук, тема диссертации — «Гигиеническая безопасность населения в условиях загрязнения окружающей среды хлорированными бифенилами на примере модельной территории», профессор. Заведует кафедрой организации санитарно-эпидемиологической службы Российской медицинской академии последипломного образования (РМАПО). Задекларированный доход за 2012 год — 1,48 млн руб. Замужем, двое детей.