Né à Los Angeles en 1970, Anthony Anderson est le fils d'un homme d'affaires et d'une figurante professionnelle. Il grandit dans l'univers éclatant d'Hollywood et c'est à la prestigieuse "High School for the Performing Arts" qu'il découvre et apprend le métier de comédien. Fort d'un bagage technique reconnu, il débute en 1996 dans un téléfilm de série B au nom improbable, Alien Avengers avant de se faire une petite place dans des séries comme New York Police Blues et Ally McBeal.
Il découvre le cinéma sur le tard puisque c'est à l'âge de 29 ans qu'a lieu sa première apparition, aux côtés d’Eddie Murphy et Martin Lawrence dans la comédie carcérale, Perpète. Dès lors sa place s'inscrira principalement dans un registre similaire et c'est ainsi qu'il tourne la même année Liberty Heights, où Ben Foster et Adrien Brody découvrent les joies de la vie new-yorkaise dans une famille juive.
Après le film d’action Roméo doit mourir et la comédie burlesque Fous d'Irène, il retrouve Martin Lawrence en 2000 dans Big Mamma et se voit les années suivantes à l'affiche de plusieurs comédies populaires dont, notamment, le premier rôle de Kangourou Jack. Sa carrière jongle avec les films d'actions tels que En sursis et les retrouvailles notamment avec Jet Li.
C'est en 2003 qu'il s'inscrit au générique du troisième opus de Scary Movie, qu'il retrouvera trois ans plus tard dans le quatrième volet, et participe à une autre franchise de comédie Cody Banks agent secret 2. Il passe à la vitesse supérieure en 2005 en rejoignant le casting de Hustle & Flow puis repasse par la télévision dans Veronica Mars, ainsi que The Shield où il explore une autre facette de son jeu en occupant un récurrent personnage de chef de gang.
Aux côtés de Matt Damon et Leonardo DiCaprio, Anthony Anderson figure en 2006 dans le prestigieux remake, Les Infiltrés de Martin Scorsese avant de rejoindre le survitaminé Transformers pour les deux opus façonnés par le spécialiste du genre, Michael Bay. L'année 2010 lui offre de nouvelles opportunités puisqu'il joue les seconds rôles dans la comédie romantique Plan B, en compagnie de Jennifer Lopez, avant de prêter sa voix à un personnage dans un film d'animation aquatique, Le Voyage extraordinaire de Samy.