Анелия е родена на 1 юли 1982 г. в Стара Загора, в семейството на Светла и Георги Атанасови. Майка ѝ е родом от Санданския край (дядото на Анелия по майчина линия е от с. Ласкарево, баба ѝ е от с. Любовка), но още малка се премества със семейството си в Стара Загора. В рода на Анелия по майчина линия има музиканти, а дядовците ѝ са гайдари и тамбуристи. Кръстена е на дядо си по бащина линия, Атанас. Майка ѝ пее в група до 35-годишна.

Анелия започва да взима уроци по пиано още в детската градина. Когато е във 2-и клас, по инициатива на нейна учителка по пеене в началното училище Славка Иванова е сформирано триото „Гласовити тракийчета“, в което участват Анелия и още две нейни съученички. През 1994 г. триото записва в „Балкантон“ собствена плоча с народни песни, предимно от Тракийската фолклорна област. Също по инициатива на Славка Иванова, след това Анелия пее в малкия хор на ансамбъл „Загорче“. През този период тя ходи и на уроци по народни танци и тренира художествена гимнастика. По препоръка на Димитър Колев, диригент в Радио „Стара Загора“, в началото на 5-и клас започва да учи гъдулка при Начко Влайков.  През 1996 г. Анелия е приета в Средното музикално училиже „Филип Кутев“ в Котел – пета в класирането на приетите ученици с оценка 6,00 по гъдулка и 5,50 по солфеж. Впоследствие с гъдулката получава и множество награди. През 2001 г. завършва училището със специалност „Гъдулка“.

Преди да завърши музикалното си образование, се запознава с Милко Калайджиев – музикант и дългогодишен изпълнител на попфолк музика. По молба на неин познат и със съгласието на певеца, Анелия изпълнява една песен. „Онемях, като я чух“, спомня си после Милко Калайджиев. Впоследствие, по молба на друг музикант, Драгия Русев, син на тракийската певица Динка Русева, се съгласява да пее в Швейцария, където работи Драгия по това време. През есента на 2001 г. Анелия прави за един месец репертоар от над 100 сръбски песни. След два месеца работа в Цюрих и Бриг Анелия се връща в България и се среща с Милко Калайджиев, който я завежда на пробен запис в Пайнер Мюзик, тъй като знае, че по това време Тодор Димитров-Токича търси изпълнители за новия лейбъл „Про Мюзик“ на Пайнер.

В началото на февруари 2003 г. започва връзка, на 10 май същата година се сгодява, а на 1 юни се омъжва в София за бизнесмена Константин Динев. Венчавката на младото семейство се извършва в църквата „Света Неделя“, кумуват им Мая и Георги Илиеви. Билбордове с лика на Анелия и реклама на ресторант „Кошарите“ се появяват из цяла София през декември 2002 г. Динев продуцира няколко попфолк албума, подкрепя финансово концерти, фестивали и турнета на съпругата си. От август 2003 г. Анелия спира временно с участията поради бременността си. На 29 декември 2003 г. се ражда дъщеря ѝ. Кръщават я Ивон, на бащата на съпруга ѝ Иван. През лятото на 2005 г. Анелия е приета в Държавната музикална академия „Панчо Владигеров“, специалност „Поп и джаз пеене“.

През 2016 Анелия получава грамота от Националната гвардия. Призът е връчен на фолкпевицата лично от генерал Боян Ставрев.

Студийни албуми

Погледни ме в очите (2002)
Не поглеждай назад (2004)
Всичко води към теб (2005)
Пепел от рози (2006)
Единствен ти (2008)
Добрата, лошата (2010)
Игри за напреднали (2011)
Феноменална (2014)
Дай ми още (2018)

Компилации

Златните хитове на Анелия (2013)

Видео албуми

Anelia Best Video Selection 1 (2005)
Анелия 10 години на сцената (2013)