А.С. Голубкина родилась в крестьянской семье. Ее воспитывал дед — старообрядец и глава зарайской духовной общины Поликарп Сидорович. В свое время он был крестьянином, который сам выкупился из крепостной зависимости. Вся семья занималась разведением огорода и содержала постоялый двор. Денег на обучение детей все равно не хватало, почти все они были самоучками. Но маленькая Аня все равно очень хотела выучиться и получить диплом домашней учительницы. С детства она много читала, пользуясь библиотекой зарайского купца Чиликина.

В 1889 году Голубкина уехала в Москву изучать технику обжига посуды и роспись по фарфору. Несмотря на то, что Анна провалила экзамен по живописи благодаря этюду «Молящаяся старуха», она смогла поступить в Классы изящных искусств архитектора А.О. Гунста. Свое образование Голубкина продолжила в славящемся демократическими традициями Московском училище живописи, ваяния и зодчества. А в 1894 она переезжает в Санкт-Петербург, где становится вольнослушательницей Академии Художеств в мастерской профессора В.А. Беклемишева. Однако в письмах к матери Анна Семеновна признается, что в Москве ей нравилось больше, потому что там студенты творили, а не повторяли чужие образцы.

Недовольная методами преподавания в Академии Художеств, в 1895 году Голубкина уехала в Париж. Но, прожив там чуть больше года, она была вынуждена вернуться в Россию. По ее письмам того периода несложно догадаться, что у скульптор очень переживала из-за расставания с семьей. В Москве Анна обратилась за помощью в клинику Корсакова. Чуть позже она уехала к семье в Зарайск, а потом вместе со своей сестрой Александрой, фельдшером, отправилась в Сибирь, где они вместе работали в переселенческом пункте.

В 1897 году она приехала в Париж во второй раз. Несколько месяцев Анна продолжала заниматься в студии Коларосси, после чего решила найти свою мастерскую. В это же время она познакомилась с Огюстом Роденом, новаторское искусство и демократизм которого были близки ей. У Голубкиной не было денег на то, чтобы брать частные уроки у Родена, однако просто консультировать ее он согласился бесплатно.

Это был сложный период в жизни скульптора. Она переживала из-за недостатка денег, сокращала и увеличивала часы работы, искала мастерскую, ходила к Родену, радовалась, когда он ее хвалил, и расстраивалась, когда он ее критиковал. Однако в мае 1899 случилось замечательное событие. Три работы Голубкиной ("Старость", "Портрет Э.Ж. Бальбиани", "Женский портрет") были выставлены на Весеннем Салоне (Выставка произведений живописи, скульптуры, гравюры, архитектуры и прикладного искусства). Анна Голубкина была удостоена медали III степени Французской Академии литературы и искусства.

В 1899 году Голубкина вернулась на родину. Она работала в Москве и Зарайске, преподавала в Коммерческом училище им. цесаревича Алексея, создала горельеф над входом в Московский Художественный Театр. В 1904 году она опять уехала в Париж с целью научиться работать по мрамору. В это время она много работает и путешествует вместе со своей подругой скульптором Маклерен.

В дни декабрьского восстания 1905 года Голубкина находилась в Москве. Она помогала ухаживать за ранеными и следила за тем, что происходит на улицах. Анна очень переживала из-за того, что происходит на ее Родине и сочувствовала протестующим людям.
В 1907 Голубкину приговорили к годичному заключению в крепость за распространение прокламаций. По ходатайству родных и знакомых дело было прекращено. После этого, она активно помогала другим осужденным, хлопотала за своих земляков, участвовала в создании Народного театра Зарайска.

В 1910 году Голубкина переехала в Москву и арендовала мастерские в Большом Лёвшинском переулке, где проработала до конца своей жизни. Какое-то время в одной из ее студий жила семья близких знакомых скульптора - художников Ефимовых. Здесь же время от времени Анна Семеновна набирала студию.
В 1913 году она путешествовала, посетила Архангельск и Соловецкий монастырь.

После возвращения из Архангельска Голубкина начала давать уроки. Из-за требовательности Голубкиной слушатели Пречистенских вечерних рабочих курсов отказались от ее преподавания, но она продолжала давать частные уроки. Желающих учиться у Анны Семеновны было очень много, ведь скульптор была замечательным педагогом и очень серьезно относилась к творчеству.
Первая персональная выставка скульптора прошла в Музее изящных искусств им. императора Александра III (ныне ГМИИ им. А.С. Пушкина) в 1914 году. Все вырученные деньги Анна перечислила на помощь участникам войны.

С 1920 по 1922 Голубкина вела скульптурную мастерскую во Вхутемасе, но со временем ей пришлось уйти оттуда. Вхутемас был слишком заточен на авангард, в то время как сама скульптор предпочитала идти своим путем вместо того, чтобы следовать модным веяниям Также в 1921 году скульптор пережила серьезную операцию. Из-за этого она не могла заниматься скульптурой. Из жажды творчества она брала уроки во Вхутемасе по изготовлению камеи. В последствии с помощью этого навыка она смогла получить неплохой доход.

У Анны Семеновны не было своих детей, но были племянники. Она их сильно баловала и опекала, ей очень нравилось, когда они подолгу гостят у нее в мастерской. Скульптор практически вырастила дочь своего брата - Веру и создала множество прекрасных детских образов («Манька», «Девочка»,«Кочка»).

Постепенно Голубкина вернулась к скульптуре, активно сотрудничала с Толстовским музеем.

По письмам этого периода заметно, что она очень скучает по семье, ждет приезда сестры и племянницы.

Старость не помещала Анне Семеновне работать, она продолжала брать заказы и создавать скульптуры, она разрушала свои произведения и опять в беспамятстве бросалась в работу, главной ее страстью было и оставалось творчество.
Последней работой скульптора должна была стать монументальная фигура "Березка", но, к сожалению, она осталось незаконченной. Анна Голубкина скончалась 7 сентября 1927 года в Зарайске.