Nach dem Studium an der Hochschule für Film, Fernsehen und Theater in Łódź von 2000 bis 2004[2] spielte Anja Antonowicz von 2002 bis 2004 ihre erste feste Rolle als Ruda in der polnischen Serie Na dobre i na złe (In guten und in schlechten Zeiten),[3] woran sich mehrere Fernsehproduktionen anschlossen. Es folgte die Rolle der Miśka in Pensjonat pod Różą. Parallel dazu spielte sie in Warschau Theater.
In Deutschland spielte Antonowicz von 2005 bis 2014 die Rolle der Moldauerin Nastya Pashenko in der Serie Lindenstraße.[3] 2019 war sie erneut in dieser Rolle zu sehen. Sie spielte inzwischen in weiteren deutschen Filmen, so als Vergewaltigungsopfer Maria in Die Frau des Teppichlegers aus der Serie Bella Block. Für diese Leistung war sie 2006 für den Deutschen Fernsehpreis nominiert.[1] In Katinka Feistls Komödie Krieg der Frauen verkörperte sie das Au-pair-Mädchen Jolanta. Gesine Cukrowski und Birge Schade spielten an ihrer Seite.
International spielte Anja Antonowicz unter der Regie von Peter Greenaway an der Seite von Martin Freeman die Catharina in Nightwatching und die Elene in Nana DschordschadsesThe Rainbowmaker. Ebenfalls international zu sehen war sie in einer Produktion der Krimi-Reihe GSI – Spezialeinheit Göteborg 5 mit dem Titel Riskantes Spiel. 2013 übernahm sie eine Rolle in der Literaturverfilmung Westen.
2005 spielte sie im Musikvideo Tomaszów der polnischen Sängerin Maria Sadowska mit.