Карьера Анны Ковальчук в театре началась ещё во время учёбы в театральной академии, когда она начала играть в Александринском театре, появляясь в массовке и заменяя заболевших актрис. 5 В 1999 году Ковальчук пригласили в Театр им. Ленсовета, где первой главной ролью стала Анжелика в спектакле «Мнимый больной» по одноимённой пьесе Мольера. 5

Некоторые другие работы Ковальчук в театре: Лилит в постановке пьесы Милорада Павича «Кровать для троих», Анна Каренина в спектакле по роману Льва Толстого, Диана Мессершман в комедии «Приглашение в замок», жена писателя Бориса Алиханова Таня в спектакле по повести Сергея Довлатова «Заповедник», помещица Наталья Петровна в постановке «Все мы прекрасные люди». 5

В кино Анна Ковальчук дебютировала в 1998 году в фильме «Любовь зла» режиссёра Владимира Зайкина. 25 Известность актрисе принесла роль следователя Марии Швецовой в сериале «Тайны следствия» (2001). 25

Некоторые другие работы Ковальчук в кино: Маргарита в сериале «Мастер и Маргарита» (2005), Софья Колчак в историческом фильме «Адмиралъ», Евгения Архипова в фильме «Час пик», Елена Семёнова в сериале «Усадьба» и другие. 13

В 2011 году актриса сыграла в сериале «Пётр Первый. Завещание» роль Анастасии Трубецкой. 1 За этим последовал пятилетний перерыв, во время которого она снималась в «Тайнах следствия». 1

В 2016 году на экраны вышла семейная лента «Ура! Каникулы!», которая состояла из детективных элементов. 1 В этом проекте Анне Ковальчук снова предложили ключевую роль. 1

В 2020 году актрисе присвоено звание «Народный артист Российской Федерации». 3 Ковальчук — двукратная обладательница приза «За лучшую женскую роль в сериале» на фестивале «Виват, кино России!» (за сериалы «Тайны следствия» и «Мастер и Маргарита»). 3 Также она лауреат премии «Золотой софит» (2015) за роль Агафьи в спектакле «Город. Женитьба. Гоголь». 1