C'est en 1915 que Judith Anderson débute au théâtre de Sydney. Elle se fait connaître alors sous le nom de Francee Anderson. Elle décide de tenter sa chance en Amérique, part en Californie, puis à New York, mais ce n'est qu'à partir de 1922 que la chance lui sourit, lorsqu'elle débute à Broadway sous le pseudonyme de Frances Anderson. Ce n'est que l'année suivante qu'elle adopte définitivement le prénom Judith. Elle connaît son premier grand succès sur scène dans la pièce Cobra aux côtés de Louis Calhern. En 1927 elle se produit en Australie où on la remarque dans trois pièces : Tea for Three, The Green Hat et Cobra. A partir des années 1930 et jusqu'aux années 1950, elle est reconnue à Broadway comme une grande tragédienne et impose son charisme, principalement dans Shakespeare. Elle est remarquable dans des productions de Luigi Pirandello, Eugene O'Neill, John Gielgud. Elle est applaudie à Londres en 1937 où elle incarne Lady Macbeth dans une production de Michel Saint-Denis face à Laurence Olivier. Elle reprend le rôle en 1941 à New York aux côtés de Maurice Evans dans une adaptation de Margaret Webster. En 1943, elle est acclamée pour son rôle d'Olga dans Les Trois Soeurs de Tchekhov qui réunit entre autres Ruth Gordon, Edmund Gwenn et Kirk Douglas. La pièce est un immense succès et fait la une de Time. En 1947, elle triomphe dans Médée d'Euripide, produit par John Gielgud, qui interprète aussi le rôle de Jason.
Bien que son univers reste avant tout celui du théâtre, le cinéma s'intéresse à elle. Hitchcock lui offre le rôle de la sinistre gouvernante, Mrs. Danvers dans
Rebecca au début des années 1940. Ce rôle morbide où elle se révèle lugubre à souhait lui vaut une nomination aux Oscars pour un meilleur second rôle. Cette composition inaugure une longue série pour le cinéma de personnages tourmentés oscillant entre folie et crime. C'est la tante rivale de Gene Tierney dans
Laura d'Otto Preminger (1944), la mère coupable de La Vallée de la peur de Raoul Walsh en 1947 et des
Furies (The Furies) d'Anthony Mann en 1950, l'Hérodiade dans Salomé de William Dieterle en 1953. Mais à partir des années 1950, elle espace ses apparitions au cinéma et ne tourne son premier film australien qu'à la toute fin de la décennie suivante. C'est Un homme nommé cheval (A man called horse), d'Elliot Silverstein (1969).
Au cours des années 1980, au terme d'une brillante carrière, elle tient son ultime rôle pour la télévision et incarne l'une des vedettes de la série culte Santa Barbara dans le rôle de Minx Lockridge de 1984 à 1987.