Ze werd geboren in Frankfurt, Duitsland. Nadat de NSDAP de verkiezingen won en Adolf Hitler de macht overnam, verhuisde de familie Frank naar Nederland. In 1940 vielen de Duitsers Nederland binnen en konden de Franks het land niet uit. Een jaar later werd Anne haar Duitse staatsburgerschap afgenomen. In die tijd begon een sterkere vervolging van mensen van Joodse afkomst, waardoor Anne en haar oudere zus Margot moesten stoppen met school. Toen Margot in juli 1942 een oproep kreeg om zich te melden voor een werkkamp, verborg Otto Frank, de vader van de meisjes, de familie in een speciaal geprepareerde kamer in zijn bedrijf.

Op haar 13e verjaardag kreeg Anne Frank een album waarin ze een dagboek begon te schrijven. Haar eerste aantekening op 12 juni 1942 luidt:

Ik denk dat ik jou alles kan toevertrouwen, want ik heb nog nooit iemand vertrouwd en ik hoop dat je een grote steun voor me zult zijn.

Anne Frank beschreef de dagelijkse leefomstandigheden, haar observaties en gesprekken met andere onderduikers in het achterhuis. Otto Frank bood ook zijn zakenpartner Hermann van Pels, zijn vrouw Auguste en zoon Peter aan om onder te duiken en later voegde ook zijn vriend Fritz Pfeffer zich bij hem.

Anne Frank schreef een dagboek in de vorm van brieven aan haar waarschijnlijk niet-bestaande vriendin Kitty. Ondanks de moeilijke omstandigheden waarin ze leefde, hebben haar aantekeningen een positieve toon. Daarin beschrijft ze onder andere haar gevoelens voor Peter, die bij haar ondergedoken zat:

Ik denk veel, maar ik zeg niet veel. Ik ben blij als ik hem zie en de zon schijnt nog steeds. Gisteren, tijdens de grote afwas, was ik heel vrolijk en ik wist dat hij in de kamer ernaast zat.

Na twee jaar ontdekten de Duitsers de schuilplaats van de familie Frank. Dit kwam waarschijnlijk door het verraad van Otto's vriend Arnold van den Bergh. De Duitsers ontdekten acht mensen in de schuilplaats en het hele gezin werd naar het kamp Auschwitz-Birkenau gestuurd. In het kamp werden vrouwen en mannen van elkaar gescheiden. Al snel werden de zusjes Frank ziek en naar het kampziekenhuis gebracht. Hun moeder Edith Frank gaf hen haar eten om haar dochters te onderhouden. In oktober 1944 begon de selectie van vrouwen voor deportatie naar het kamp Bergen-Belsen. Anne Frank, haar zus en Auguste van Pels vertrokken en Edith Frank bleef in Auschwitz-Birkenau, waar ze al snel stierf.

De leefomstandigheden in Bergen-Belsen waren tragisch - door de grote toestroom van nieuwe gevangenen waren er niet eens barakken voor hen. Overbevolking in het kamp leidde tot een snelle verspreiding van ziektes in het kamp. Volgens de herinneringen van twee vrienden van Anne Frank die het kamp overleefden, was Anne Frank sterk vermagerd. Ze zou tegen een van hen hebben gezegd dat ze na de oorlog een boek zou willen schrijven over haar dagboek.

Zij spraken Anne Frank voor het laatst in februari 1945. Beide zussen Frank stierven in februari of maart in het kamp en de doodsoorzaak was waarschijnlijk tyfus.

Otto Frank overleefde zijn verblijf in Auschwitz-Birkenau. Bij thuiskomst ontving hij het dagboek van zijn dochter en toen hij over haar dood hoorde, besloot hij het boek uit te geven.