V roce 2017 Anya Chalotra absolvovala Londýnskou akademii hudby a dramatických umění. Svůj profesionální herecký debut absolvovala v divadelní inscenaci Mnoho povyku pro nic.
Objevila se také v televizních seriálech, jako jsou Wanderlust (Nevěra), Agatha Christie: Vraždy podle abecedy (Murders) s Johnem Malkovichem nebo v animovaném Sherwoodu. Anya Chalotra si zahrála v několika dokumentech.
Anya Chalotra se proslavila rolí Yennefer z Vengerbergu v dramatickém seriálu Zaklínač (The Witcher), který společnosti Netflix začala vysílat v roce 2019. Hlavní postava Geralt v podání Henryho Cavilla, mutant, lovec netvorů a příšer s magickými schopnostmi, v něm těžce hledá svoje místo ve světě, kde lidé jsou často ohavnější než zvěř.
Kromě herectví je Anya Chalotra též vystudovanou zpěvačkou a účinkovala v muzikálových produkcích. Role dostala ve filmu The Electrical Life of Louis Wain a v televizním seriálu The Dropout.
V roce 2021 byla Anya Chalotra zařazena mezi 30 pod 30 v Evropě časopisu Forbes v oblasti zábavního průmyslu.