Анелия е родена в семейството на Светла и Георги Атанасови. Кръстена е на дядо си по бащина линия, Атанас. Началното си образование завършва в Стара Загора. Анелия е във втори клас, когато е сформирано трио "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 Тракия. След това Анелия пее в малкия хор на ансамбъл "Загорче". Димитър Колев, диригент в радио "Стара Загора", препоръчва Анелия да учи гъдулка при Начко Влайков. Това става факт в началото на пети клас.
През 1996 г. Анелия е приета в Средно музикално училище "Филип Кутев", Котел - първа 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 средното си образование в СМУ "Филип Кутев", специалност "Гъдулка".

През лятото на 2005 г. Анелия е приета в Държавната музикална академия "Панчо Владигеров", специалност "Поп и джаз пеене".

Преди да завърши музикалното си образование, се запознава с Милко Калайджиев - музикант и дългогодишен изпълнител на поп-фолк 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". В началото на 2002 г. Анелия подписва договор с музикална компания "Пайнер".

През пролетта на 2002 г. Анелия записва в "Про Мюзик", лейбъл на "Пайнер", "Чужди устни". Дебютната песен е включена в първата компилация на "Про Мюзик" - "Фолк Парти 1". През август 2002 г. Анелия записва песента "Погледни ме в очите". През месец октомври 2002 г. клипът към песента е пуснат в предаването "Фолкмаратон" на телевизия "Планета". Песента веднага оглавява почти всички класации за поп-фолк музика.

Дебютният ѝ албум ("Погледни ме в очите") излиза в края на декември 2002 г. Още с появата си на пазара албумът застава начело във всички класации и остава там в продължение на половин година. През 2003 г. е продаден в 100 000 екземпляра, което поставя Анелия на първо място през тази година по продажби сред българските изпълнителки въобще.
На 14 и 15 юни 2003 г. в Летния театър в Пловдив се провежда конкурса за авторска песен на фолклорна основа "Тракия Фолк". Въпреки сериозната конкуренция Анелия печели първа награда на публиката с песента "Обичай ме".
Завръщането й на сцената е на Вторите годишни награди на телевизия Планета, където тя получава специална награда - за изпълнител, чиито клипове са били най-предпочитани в ефира на телевизията за 2003 г.
На 9 април 2004 г. вторият ѝ албум "Не поглеждай назад" е на пазара. Той също е продаден в над 60000 екземпляра за 2004 г., което за пореден път я поставя на първо място по продажби сред българските певици. Хитовете от албума са "Обичай ме", "Искам те", "Две тела" и "Една минута".
През 2004 година Анелия е една от осемте изпълнителки, които участват в първото турне Планета Прима 04. Микса й включва едни от най-големите й хитове, сред които са песните "Само мене нямаш", "Погледни ме в очите", "Искам те" и др.

На 15 март 2005 е издадено - "Анелия - The Best Video Collection", първото самостоятелно ДВД на изпълнителката, което включва всичките и клипове за периода 2002 - 2004, както и представянето й на турне Планета Прима 04.
През 2005 години Анелия отказва участие в турне Планета Прима 06 за да може да подготви новия си албум. Но поради огромния интерес към нея тя е гост-изпълнител на двата най-големи концерта от турнето - Варна и Пловдив.
Третият самостоятелен албум на Анелия "Всичко води към теб" излиза на пазара на 16 август 2005 г. Пилотният едноименен сингъл е обявен за хит на лято 2005 г и става един от най-големите хитове за годината. Освен заглавната песен популярност добиват и песните "Не спирай", "Как предаде любовта" и "Не мога да спра да те обичам".
През 2006 Анелия отново е част от турнето Планета Прима 06. Пред публика от стотици хиляди тя изпълнява хитовете си, сред които "Само за миг", "Всичко води към теб", "Не спирай" и други. На 05 октомври 2006 излиза четвъртия самостоятелен албум на Анелия - "Пепел от рози". Той включва 10 авторски композиции, сред които хитовете "До зори", "Само за миг", "Вятър в косите ти" и "Щом си до мен".