Nata a Topeka - nel Kansas -, Annette Francine Bening - meglio nota come Annette Bening - si trasferisce molto giovane in California. Comincia a recitare alle superiori ed in seguito studia recitazione alla Patrick Henry High School e completa poi l’Accademia di Teatro all’Università Statale di San Francisco, dove avvia la sua carriera con l’American Conservatory Theatre.

In seguito si trasferisce a New York, dove un brillante esordio a Broadway le fa ottenere il Premio Clarence Derwent per il Miglior Esordio e una candidatura al Premio Tony.

Esordisce al cinema nel 1988 in un ruolo secondario in Non è stata una vacanza… è stata una guerra di Howard Deutch.

L’anno seguente interpreta Valmont (1989) di Milos Forman, versione cinematografica di Les Liaisons Dangereuses di Chodelos de Laclos. Tuttavia il film ha scarso successo, anche per il via del fatto che il libro era già stato portato al cinema l’anno avanti - con notevole successo - con Le relazioni pericolose di Stephen Frears, interpretato da Michelle Pfeiffer, John Malkovich e Glenn Close.

Attrice molto versatile interpreta con successo ruoli molto differenti fra loro: è la fidanzata disonesta di John Cusack in Rischiose abitudini (1990) di Stephen Frears, con cui ottiene una Nomination all’Oscar come Miglior Attrice Non Protagonista e che dà una svolta alla sua carriera.

Nel ’91 la troviamo in Indiziato di reato di Irwin Winkler, e fornisce ottime interpretazioni nel melodrammatico A proposito di Henry di Mike Nichols, in cui è la sensibile moglie di Harrison Ford, ed in Bugsy di Barry Levinson, in cui lavora con Warren Beatty e con cui ottiene una Nomination al Golden Globe.

Negli anni successivi è una musicista costretta in sedia a rotelle in Love Affair - Un grande amore (1994) di Glenn Gordon Caron, la vedova di Edoardo IV in Riccardo III (1995) di Richard Loncraine, una coraggiosa ecologista ne Il presidente - Una storia d’amore (1995) di Rob Reiner, in cui lavora con Michael Douglas.

Nel’ 96 fa parte del ricco cast di Mars Attacks! di Tim Burton, satirica e macabra parodia della fantascienza anni Cinquanta, mentre due anni dopo interpreta Attacco al potere (1998) di Edward Zwick, in cui lavora con Denzel Washington, Tony Shaloub e Bruce Willis.

Eccellente la sua performance nel pluripremiato American Beauty (1998) di Sam Mendes, con cui ottiene la sua seconda Nomination all’Oscar, il BAFTA come Miglior Attrice Protagonista e lo SAG Award come miglior attrice cinematografica.

Per La diva Giulia (2004) di István Szabó, tratto dall’omonimo libro  di William Somerset Maugham ed in cui lavora con Jeremy Irons e per I ragazzi stanno bene (2010) di Lisa Cholodenko, con con Julianne Moore e Mark Ruffalo, vince il Golden Globe ed ottiene una nomination all’Oscar come Miglior Attrice Non Protagonista.

I suoi ultimi film sono stati Ruby Sparks (2012) di Jonathan Dayton e Valerie Faris, Ginger & Rosa (2012) di Sally Potter, The Search (2014) di Michel Hazanavicius, La canzone della vita - Danny Collins (2015) di Dan Fogelman, L’eccezione alla regola (2016) di Warren Beatty, Film Stars Don’t Die in Liverpool (2017) di Paul McGuigan, The Seagull (2018) di Michael Mayer e Life Itself (2018) di Dan Fogelman.

Nel 2017 ha presieduto la giuria della settantaquattresima Mostra Internazionale del Cinema di Venezia.