Anaïs est née à Arras, chez les Ch'tis. Elle décide très tôt de devenir comédienne, et s'amuse dès le collège à interpréter les sketchs de Laurent Gerra, Christophe Alévêque, Pierre Palmade et Sophie Forte. Après le bac, elle intègre l'école de théâtre Claude Mathieu, et obtient parallèlement un Master 2 de philosophie à la Sorbonne. En 2007, elle fait ses premiers pas d'humoriste sur la scène du FIEALD et, dès l'année suivante, se produit régulièrement au cabaret La Main au panier, où elle rode ses premiers sketchs.
En 2009, elle remporte le Prix du meilleur spectacle Jeunes Talents décerné par l'OFQJ (Office Franco-Québecois pour la Jeunesse) au Festival Juste pour Rire de Nantes, grâce auquel elle aura la chance de se produire au Festival Juste pour Rire de Montréal l'année suivante.
En 2011, le producteur des Guignols, Yves Le Rolland, lui propose de la réunir pour une chronique radio avec un autre jeune imitateur, Marc-Antoine Le Bret. C'est ainsi que naît « La folle semaine d'Europe 1 », suivie chaque samedi par plus d’1 million d’auditeurs, puis «Le tweet répondeur », diffusée en quotidienne. Grâce au succès de cette chronique, le jeune duo est invité à plusieurs reprises par Michel Drucker dans « Vivement dimanche » sur France 2. Elle intègre également l'équipe des Guignols sur Canal + .
Après avoir joué avec succès ses deux premiers one-woman shows, "Anaïs Petit croque les Grands" puis "Addictions" (qui a reçu 2 nominations aux P'tits Molières) partout en France, elle est actuellement en tournée avec son nouveau show "L'art de la maladresse" (co-écrit avec James No et mis en scène par Grégory Juppin) et avec sa comédie "Tous nos amis sont là !", aux côtés de Christophe Truchi et Sylvain Binetti, mise en scène par Eric Delcourt.
Depuis quelques années, elle s'illustre également comme actrice et scénariste : en 2021, elle a écrit et produit un court-métrage inspiré de sa pièce, "Prête-moi ta voix", réalisé par James No, qui a été sélectionné dans de nombreux Festivals de cinéma. Elle a aussi interprété l'un des rôles principaux de la websérie "Le Cab'" d'Edouard Blondeau et Simon Thoral, sélectionnée au Festival de Luchon, et participé durant 2 saisons à l'écriture de la série "En famille" sur M6.
Elle est actuellement à l'affiche du nouveau film de Sylvain Chomet ("Les Triplette de Belleville"), "Marcel et Monsieur Pagnol", dans lequel elle interprète l'un des principaux rôles (Orane Demazis) aux côtés de Laurent Lafitte, Géraldine Pailhas et Thierry Garcia. Elle a été invitée pour la présentation du film au Festival de Cannes 2025.
