Anja Schillhaneck wurde 1973 im damaligen West-Berlin geboren. Im vereinten Berlin absolvierte sie 1992 ihr Abitur. Bis 2003 studierte sie an der Technischen Universität, der Humboldt Universität und der Freien Universität und schloss dies als Diplom-Pädagogin an der Technischen Universität Berlin ab. In den Jahren 2006 bis 2008 war Anja wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut für Soziologie der TU Berlin im BMBF-Projekt "Netzwerke für Gründerinnen".
Ab 1997 war Anja im AStA der TU Berlin aktiv, unter anderem als Hochschulpolitik- und Finanzreferentin. Darüber hinaus vertrat sie als studentisches Mitglied die Anliegen der Studierendenschaft in diversen Hochschulgremien wie dem Akademischen Senat oder dem Beirat der Zentralen Frauenbeauftragten.
Seit 1995 ist Anja Mitglied von Bündnis 90/Die Grünen. Seitdem ist sie bei der Landesarbeitsgemeinschaft (LAG) Wissenschaft, Hochschule und Technologie aktiv und seit 2007 Co-Sprecherin der gleichnamigen Bundesarbeitsgemeinschaft der Bundespartei Bündnis 90/Die Grünen. Sie ist auch Mitglied der LAG Europa und hat die Arbeitsgemeinschaft Sport mitgegründet. Auf Bundesebene ist sie außerdem Mitglied in den Bundesarbeitsgemeinschaften Europa und Frieden und Internationales.Von 2004 bis 2007 war sie im Geschäftsführenden Ausschuss (Kreisvorstand) vom Kreisverband Mitte. Mittlerweile ist sie in der Bezirksgruppe Tempelhof-Schöneberg aktiv.
Zwischen 2004 und 2006 war sie als Fachreferentin für Wissenschaft und Europaangelegenheiten bei der Fraktion Bündnis 90/Die Grünen im Abgeordnetenhaus von Berlin beschäftigt. 2006 zog sie über die Landesliste der Berliner Grünen in das Abgeordnetenhaus von Berlin ein. Bei den Wahlen zum Abgeordnetenhaus 2011 gelang ihr die Wiederwahl.
Von Oktober 2006 bis Oktober 2011 war sie stellvertretende Fraktionsvorsitzende der Grünen Fraktion im Abgeordnetenhaus. Seit 2006 ist sie wissenschaftspolitische Sprecherin, seit 2008 europapolitische Sprecherin und seit 2014 auch sportpolitische Sprecherin ihrer Fraktion. Am 27. Oktober 2011 wurde Anja Schillhaneck vom Abgeordnetenhaus von Berlin zur Vizepräsidentin des Parlaments gewählt.
Darüber hinaus ist Anja:
 stellvertretende Vorstandsvorsitzende der Checkpoint Charlie Stiftung
Mitglied im Beirat der Einstein Stiftung
direkt berufenes Mitglied der Landessynode der Evangelischen Kirche Berlin-Brandenburg-schlesische Oberlausitz
Mitglied im Kuratorium der Katholischen Hochschule für Sozialwesen Berlin