Nacque a Francoforte, in Germania. Dopo che il NSDAP vinse le elezioni e Adolf Hitler prese il potere, la famiglia Frank si trasferì nei Paesi Bassi. Nel 1940, i tedeschi entrarono nei Paesi Bassi e i Frank non riuscirono a uscire dal paese. Un anno dopo, Anne fu privata della sua cittadinanza tedesca. In quel periodo, iniziarono persecuzioni più forti contro le persone di origine ebraica, a seguito delle quali Anne e la sorella maggiore Margot dovettero interrompere gli studi a scuola. Quando nel luglio 1942 Margot ricevette una convocazione per presentarsi in un campo di lavoro, Otto Frank, il padre delle ragazze, nascose la famiglia in una stanza appositamente preparata nella sua compagnia.
Nel giorno del suo tredicesimo compleanno, Anne Frank ricevette un album in cui iniziò a scrivere un diario. La sua prima annotazione del 12 giugno 1942 recitava:
Penso che sarò in grado di affidarti tutto perché non mi sono mai fidata di nessuno prima, e spero che sarai un grande sostegno per me.
Anne Frank descrisse le condizioni di vita quotidiane, le sue osservazioni e le conversazioni con altre persone nascoste nell'annesso. Otto Frank si offrì di nascondere anche il suo socio in affari Hermann van Pels, la moglie Auguste e il figlio Peter; più tardi si unì a lui anche l'amico Fritz Pfeffer.
Anne Frank scrisse un diario sotto forma di lettere alla sua amica probabilmente inesistente Kitty. Nonostante le difficili condizioni in cui viveva, i suoi appunti hanno un tono positivo. In essi, descriveva, tra le altre cose, i suoi sentimenti per Peter, che si nascondeva con lei:
Penso molto, ma non dico molto. Sono felice quando lo vedo e il sole splende ancora. Ieri, durante la pulizia principale, ero molto allegra e sapevo che era seduto nella stanza accanto.
Dopo due anni, i tedeschi scoprirono il nascondiglio della famiglia Frank. Ciò fu molto probabilmente dovuto al tradimento dell'amico di Otto, Arnold van den Bergh. I tedeschi scoprirono otto persone nel nascondiglio e, di conseguenza, l'intera famiglia fu mandata al campo di Auschwitz-Birkenau. Nel campo, donne e uomini furono separati gli uni dagli altri. Presto le sorelle Frank si ammalarono e furono portate all'ospedale del campo. La madre Edith Frank diede loro il suo cibo per sostenere le figlie. Nell'ottobre del 1944 iniziò la selezione delle donne da deportare nel campo di Bergen-Belsen. Anna Frank, sua sorella e Auguste van Pels se ne andarono, mentre Edith Frank rimase ad Auschwitz-Birkenau, dove morì poco dopo.
Le condizioni di vita a Bergen-Belsen erano tragiche: l'eccessivo afflusso di nuovi prigionieri significava che non c'erano nemmeno baracche per loro. Il sovraffollamento nel campo portò a una rapida diffusione di malattie nel campo. Secondo i ricordi di due amiche di Anna Frank sopravvissute al campo, Anna Frank era molto emaciata. Si dice che abbia detto a una di loro che dopo la guerra le sarebbe piaciuto scrivere un libro basato sul suo diario.
L'ultima volta che parlarono con Anna Frank fu nel febbraio del 1945. Entrambe le sorelle Frank morirono nel campo a febbraio o marzo e la causa della morte fu molto probabilmente il tifo.
Otto Frank sopravvisse al suo soggiorno ad Auschwitz-Birkenau. Quando tornò a casa, ricevette il diario di sua figlia e, quando venne a sapere della sua morte, decise di pubblicare il libro.