Η Άννα Βαγενά γεννήθηκε στη Λάρισα, όπου τελείωσε και το σχολείο. Σπούδασε στις σχολές του «Θεάτρου Τέχνης» (του Κάρολου Κουν) καθώς και του «Εθνικού Θεάτρου» της Ελλάδος. Επίσης φοίτησε για τρία χρόνια στη Νομική Σχολή του Πανεπιστημίου Αθηνών. Μετά την αποφοίτησή της το 1969 από τη Σχολή του Εθνικού Θεάτρου συνεργάστηκε με τους θιάσους: της Αντιγόνης Βαλάκου, της Αλίκης Βουγιουκλάκη και με το Εθνικό Θέατρο. Παράλληλα έπαιξε σε πολλές ελληνικές ταινίες και το 1972 πήρε το βραβείο Α’ γυναικείου ρόλου στο Φεστιβάλ Θεσσαλονίκης για την ταινία «Το Προξενιό της Άννας» του Παντελή Βούλγαρη. Το Φθινόπωρο του 1975 επιστρέφει στη Λάρισα και με δική της ιδέα ιδρύεται το «Θεσσαλικό Θέατρο» (το πρώτο επαγγελματικό θέατρο που εγκαταστάθηκε μόνιμα στην περιφέρεια, σηματοδότησε την πολιτιστική αποκέντρωση κατά την μεταπολίτευση και αποτέλεσε το μοντέλο για τη δημιουργία των Δημοτικών Θεάτρων από το Υπουργείο Πολιτισμού και τους Δήμους). Το 1978 εκλέγεται πρώτη Δημοτική Σύμβουλος της Λάρισας. Μένει στη Λάρισα μέχρι το 1983, έχοντας όλα αυτά τα χρόνια την καλλιτεχνική και διοικητική ευθύνη του «Θεσσαλικού Θεάτρου». Το 1983 επιστρέφει στην Αθήνα και επί δέκα χρόνια, δημιουργώντας δικούς της θιάσους, προωθεί καινούριες δυνάμεις στο ελληνικό θέατρο, όπως είναι : η Δήμητρα Παπαδοπούλου, ο Μιχάλης Ρέππας, ο Θανάσης Παπαθανασίου κ.α. Παράλληλα τα χρόνια αυτά διοργανώνει μεγάλες μουσικές εκδηλώσεις με τον Λουκιανό Κηλαηδόνη, όπως «Πάρτυ στη Βουλιαγμένη» και συναυλίες σε όλη την Ελλάδα και το εξωτερικό. Το 1993 ξανασυνεργάζεται με το «Θεσσαλικό Θέατρο» και παίζει στα έργα «Πόθοι κάτω από τις λεύκες» του Ευγένιου Ο’ Νηλ, «Ο Γάμος» της Βάσας Σολωμού Ξανθάκη σε θεατρική προσαρμογή και σκηνοθεσία του Κώστα Τσιάνου -η ερμηνεία της στο «Γάμο» χαρακτηρίστηκε «συγκλονιστική» (από την κριτική και το κοινό)-, «Μάνα Κουράγιο» του Μπ. Μπρέχτ σε σκηνοθεσία Σταύρου Ντουφεξή. Το 1994 ιδρύει την Εταιρεία «Μεταξουργείο» (πρώην «Διαδρομή») με πλούσια πολιτιστική δραστηριότητα έως και σήμερα. Το 1995-96 παρουσιάζουν με τον Λουκιανό Κηλαηδόνη την παράσταση «Τα καλύτερά μας χρόνια» σε κείμενα του Βαγγέλη Γκούφα, μια πρόταση πάνω στο είδος: ιστορικό χρονικο-μουσικό θέαμα. Άλλες παραστάσεις : «Χαιρετισμούς από την Μπέρτα», του Τένεσσυ Ουίλιαμς, «Μια ξεχωριστή Μέρα» του Ettore Scolla (1997), «Αμερικάνικα Μπλουζ» του Τένεσσυ Ουίλιαμς, «Η Βασίλισσα της ομορφιάς του Ληναίην» του Martin Mc Donagh (χειμώνας του 1998). Συμμετοχές σε τηλεοπτικές σειρές: «Μικροί Μεγάλοι», «Λόγω Τιμής», «Το ταξίδι που σκοτώνει» κ.α. Το Μάιο του 1998 πραγματοποιεί μεγάλη περιοδεία στα Βαλκάνια, δίνοντας παραστάσεις από την Μαύρη Θάλασσα έως την Αδριατική. Πρόκειται για τον πρώτο ελληνικό θίασο που πραγματοποιεί τόσο μεγάλη περιοδεία στα Βαλκάνια. Τον Οκτώβρη του 1999 ιδρύει με το Λουκιανό Κηλαηδόνη το Θέατρο «Μεταξουργείο» αποκτώντας μόνιμη πολιτιστική στέγη στο κέντρο της Αθήνας. Από το 1999 έως σήμερα παρουσιάζει στο «Μεταξουργείο» τα έργα :«Ο Γάμος» της Βάσας Σολωμού Ξανθάκη (Χειμώνας 1999-2000), «Αγγέλα Παπάζογλου» του Γιώργη Παπάζογλου (Άνοιξη 2000, χειμώνας 2000-2001 και 2001-2002), με την οποία πραγματοποιεί μεγάλη περιοδεία στην Ελλάδα και το εξωτερικό (καλοκαίρι 2001 - Χειμώνας 2002) και «Εκκλησιάζουσες» του Αριστοφάνη (Αρχαίο Θέατρο της Επιδαύρου καλοκαίρι του 2000). Είναι παντρεμένη με το Λουκιανό Κηλαηδόνη κι έχουν δύο κόρες.