Grâce à une photo envoyée par son père à un producteur, Annabella débute à seize ans au cinéma dans le chef-d'oeuvre d'
Abel Gance Napoléon. Elle y tient le rôle de Violine Fleuri et réussit à se faire remarquer malgré une distribution prestigieuse. C'est à l'occasion de ce tournage qu'elle trouve son nom de scène grâce à une suggestion d'
Abel Gance inspirée par un personnage d'Edgar Poe.
C'est le cinéma parlant qui fait d'elle une star. Le film de
René Clair Le Million en 1931 la révèle au grand public comme l'une des plus grandes séductrices du cinéma français. Elle est aux côtés de
Jean Gabin, la belle Berbère Aïcha la Slaoui dans La Bandera de
Julien Duvivier. Elle épouse le comédien
Jean Murat (1934-1938) dont elle aura une fille, Anne.
À la fin des années 1930, elle tentera l'aventure d'Hollywood et y rencontrera
Tyrone Power qu'elle épouse en 1939 (divorce en 1946). Elle a pendant cette période quelques rôles en France, notamment dans Hôtel du Nord de Marcel Carné en 1938. Après son deuxième divorce, elle rentre en France en 1948. Mais sa carrière marque un singulier coup d'arrêt et Annabella passe les dernières années de sa vie dans sa propriété de Saint-Pée-sur-Nivelle au Pays basque, notamment avec Jules Roy.
La biographie d'Annabella (non publiée) a été menée à bien par Patrice Roy, petit-fils de Jules Roy. Il a été en relation avec elle jusqu'à sa mort.