Ana Celia de Armas Caso è un'attrice cubana originaria di Santa Cruz del Norte, provincia dell'Avana (attualmente Mayabeque), Cuba. È nata il 30 aprile 1988.
Ha studiato presso la Scuola Nazionale d'Arte di Cuba. Il suo primo lavoro lo ha avuto in Una Rosa de Francia nel 2005, a soli 16 anni, ma sarà nel 2007 che avrà il suo vero salto alla fama, ottenendo un ruolo nella famosa serie televisiva spagnola El Internado.
Da quel momento, la sua carriera non si è più fermata, con ruoli nel piccolo schermo in serie come Hispania (2010-2011) e nel grande schermo in film come Mentiras y gordas (2009) e Por un puñado de besos (2014).
Nel 2014 lasciò la Spagna per Hollywood e fu allora che il suo successo iniziò a trascendere il mondo hispanohablante. Interpretò Hands of Stone (2014), accanto a Robert de Niro, e Knock Knock (2015), insieme al famoso attore Keanu Reeves. Nel 2017 la sua carriera subì un'importante svolta con l'interpretazione di Joi, l'avatar informatico della versione del film culto di fantascienza Blade Runner 2049, per la quale ricevette una nomination al Premio Saturn come miglior attrice non protagonista.
Nel 2019 sono usciti film come The Night Clerk, Sergio, Waiting for Helen e Knives Out; quest'ultimo le è valso una nomination ai Golden Globe come miglior attrice – Commedia o musical e una nomination al Satellite Award come miglior attrice drammatica.
Nel 2020 è in post-produzione 007: No Time to Die, il nuovo film della saga di James Bond, e Blonde, dove interpreterà Marilyn Monroe, insieme ad altre produzioni.
L'attrice ha recentemente acquisito (2019) una casa a Cuba, un luogo che visita frequentemente e con cui si sente profondamente identificata, come si può notare dal suo profilo Instagram dove è molto attiva. È comune vederla condividere momenti quotidiani con la sua famiglia e i suoi amici in diverse località dell'isola. Inoltre, de Armas si è espressa più di una volta sulla realtà del suo paese natale, sia con dichiarazioni, sia condividendo e sostenendo con i suoi “mi piace” i post di attivisti o attori cubani che denunciano la difficile situazione economica, politica e sociale che affrontano i cubani.