Après ce 1er film, elle tourne dans la foulée Il conte di Sant'Elmo, de Guido Brignone et Le Christ interdit (Cristo proibito), l'unique réalisation de Curzio Malaparte.

Elle enchaîne les films, avec des rôles inégaux mais joue aux côtés d'acteurs confirmés comme Michel Simon, dans Les Deux vérités (Le due verità), Gina Lollobrigida, dans Les Infidèles (Le infedeli), Marcello Mastroianni dans La Chronique des pauvres amants (Cronache di poveri amanti), Claudia Cardinale, dans Les Dauphins (I delfini), Jean Marais, dans Le Capitaine Fracasse.

Elle rencontre Vittorio Gassman en 1953 dans la compagnie théâtrale Teatro d'Arte Italiano, cocréée l'année précédente par lui et Luigi Squarzina où elle est la remplaçante dans le rôle d'Ophélie. Une idylle amoureuse se noue entre eux et Gassman engage Anna Maria pour Kean, son 1er film comme réalisateur. Anna Maria tourne 4 autres films avec Vittorio, Guerre et paix, Le Chevalier de la violence (Giovanni dalle bande nere), Le sorprese dell'amore, de Luigi Comencini5 et L'Homme aux cent visages (Il mattatore).

Parallèlement à sa carrière au cinéma, elle est comédienne, de 1953 à 1959, au sein de la compagnie Teatro d'Arte Italiano. Elle y joue, respectivement, dans Hamlet le rôle d'Ophélie, dans Othello ou le Maure de Venise le rôle de Desdémone, dans Irma la douce, d'Alexandre Breffort, dans Ornifle ou le Courant d'air, de Jean Anouilh et dans I tromboni, de Federico Zardi.

Anna Maria Ferrero épouse l'acteur Jean Sorel le 28 janvier 1962 et décide, l'année suivante, de mettre un terme à sa carrière cinématographique. Sa dernière apparition sur le grand écran est dans le sketch Cocaina di domenica du film Controsesso, de Franco Rossi.

Anna Maria Ferrero est morte à Paris le 21 mai 2018 à l'âge de 84 ans.