Annalisa studia chitarra classica per sei anni, dal 1993 al 1999, poi prende lezioni di pianoforte e flauto traverso. Ancora adolescente si esibisce come cantante e musicista e si iscrive alla SIAE per registrare un centinaio di brani incisi con due band locali. Dal 2004 al 2006 ha fatto parte come corista dell’orchestra Bruni di Cuneo. Nel 2006, con lo pseudonimo di Isà, pubblica l’album dance Blue Trip insieme al DJ Carlo Polliano e diventa frontman del gruppo rock alternativo Malvasia che cambia il nome il leNoire. Dal 2008, anno di scioglimento del gruppo, al 2011 collabora con gli ex componenti ad un progetto reggae.
Nel 2010 Annalisa partecipa ad Amici di Maria De Filippi. La sua esperienza si conclude nel 2011 arrivando seconda nella categoria canto e vincendo il premio della critica giornalistica. Lo stesso anno pubblica con Warner il suo primo album Nali che contiene anche i singoli Diamante lei e luce lui e Questo bellissimo gioco. Nel 2012 pubblica Senza riserva che anticipa l’album Mentre tutto cambia da cui sono estratti anche Tra due minuti è primavera e Per una notte o per sempre. Lo stesso anno partecipa nuovamente ad Amici nello speciale circuito BIG e si classifica quarta.
Nel 2013 Annalisa partecipa per la prima volta al Festival di Sanremo nella categoria Big con Non so ballare e Scintille, arrivando con quest’ultima al nono posto. I brani sono contenuti nell’album Non so ballare, insieme a Tutta l’altra gente, Alice e il blu, A modo mio. Nel 2014 esce Sento solo il presente, primo singolo che anticipa il nuovo album e L’ultimo addio.
Nel 2015 torna a Sanremo con Una finestra sulle stelle piazzandosi quarta. La canzone è contenuta nel nuovo album, Splende, che contiene anche Ti sento e Vincerò e il title track dell’album.
Nel 2016 torna nuovamente a calcare il paclo dell’Ariston con Il diluvio universale e si classifica undicesima. La canzone viene inserita nell’album Se avessi un cuore, insieme alla title track. Nelo stesso anno esce il terzo singolo Used to You/Potrei abituarmi e duetta con Benji & Fede in Tutto per una ragione. Nel 2017 esce Direzione la vita. Nel 2018 esce il sesto album Bye Bye anticipato dal secondo singolo Il mondo prima di te, con il quale ha conquistato la terza posizione al Festival di Sanremo. Lo stesso anno pubblica Bye Bye, Un domani in duetto con Mr. Rain e Avocado Toast. Nel 2019 pubblica Vento sulla luna il singolo apripista del settimo album. Nel 2020 escono Houseparty e Tsunami entrambi contenuti nell’album Nuda.
Nel 2021, per festeggiare i dieci anni di carriera, partecipa ancora al Festival di Sanremo con il brano Dieci. La canzone fa parte di Nuda10, la versione del suo ultimo album.