Annette Ngozi Ilonzeh se narodila 23. srpna 1983 v Grapevine v Texasu a je americká herečka nigerijsko-amerického původu. Její otec je Nigerijec igbo původu a matka je bílá. Před hereckou kariérou studovala finance na University of Texas v Arlingtonu na basketbalovém stipendiu.
Televizní začátky a první filmové role
V roce 2007 debutovala v televizi v epizodě sitcomu How I Met Your Mother. Následovaly menší role ve filmech He's Just Not That Into You, Miss March a Percy Jackson & the Olympians: The Lightning Thief. Ve filmu Percy Jackson & the Olympians: The Lightning Thief ztvárnila jednu z žen, které hrály Afroditu, bohyni lásky. V roce 2010 měla také vedlejší roli v remaku seriálu Melrose Place.
Průlom s General Hospital a Charlie's Angels
Od roku 2010 do 2011 hrála Maya Ward v denní soap opeře General Hospital. Její postava byla rozhodná žena, která se díky velkému množství alkoholu provdala za jednoho z padouchů seriálu, Ethana Lovetta, ve Vegas. Dvojice se snažila nechat manželství anulovat, ale změnila názor výměnou za milion dolarů, které jim její pradědeček slíbil, pokud zůstanou ženatí alespoň rok. V lednu 2011 byla Annie Ilonzeh oznámena jako jeden z „andělů" v rebootu televizního seriálu Charlie's Angels ze 70. let. Ilonzeh zaujala jako Kate Prince, bývalá „špinavá" policistka a expertka na bojová umění, která byla nejváznější ze všech „andělů". Seriál, který měl premiéru v září 2011, získal převážně negativní recenze a byl zrušen den po čtvrté epizodě.
Televizní kariéra a vedlejší role
V březnu 2012 bylo oznámeno, že Ilonzeh bude mít vedlejší roli v seriálu Arrow. Později téhož roku začala vystupovat ve vedlejší roli v dramatu Switched at Birth. V roce 2013 hrála hlavní roli v televizním filmu Killer Reality a měla vedlejší roli v komedii-dramatu Drop Dead Diva. Později měla vedlejší role v seriálech Person of Interest a Empire.
Filmová kariéra a Chicago Fire
V roce 2017 měla Ilonzeh svou první velkou filmovou roli, když hrála Kidadu Jones v biografickém dramatu All Eyez on Me o hip-hopovém umělci Tupac Shakurovi. Později téhož roku hrála hlavní roli v psychologickém thrilleru Til Death Do Us Part. Film byl uveden 29. září 2017 a vydělal 3,5 milionu dolarů. V roce 2018 se objevila v akčním thrilleru Peppermint. Později v roce 2018 začala Ilonzeh hrát Emily Foster v Chicago Fire. Byla v seriálu dvě sezóny a odešla po 7. sezóně. V roce 2022 hrála v akčním thrilleru Agent Game. Film byl uveden ve Spojených státech 8. dubna 2022 a byl kritiky odmítnut. V roce 2023 hrála hlavní role ve čtyřech filmech: hororu Fear, psychologickém thrilleru Ruined, thrilleru Vicious Affair a hororu. V roce 2024 se připojila k seriálu S.W.A.T. pro osmou a závěrečnou sezónu jako důstojnice Devin Gamble.