На Зимних Олимпийских играх 2006 и 2010 годов выиграла золотую медаль в эстафете.
Трёхкратная чемпионка мира в эстафетах 2001 и 2005 и в смешанной эстафете 2006. Также в её активе 3 серебряные медали чемпионатов мира и одна бронзовая.
Лучший результат в зачёте Кубке мира — 5 место в 2004 году. Выиграла 3 этапа Кубка мира в личных гонках.
После неудачного чемпионата мира 2007 года спортсменка на этапах Кубках мира не выступала. Сезон 2008/09 годов пропустила в связи с беременностью. 12 февраля 2009 у Анны и её мужа Максима Титовца родился сын Максим.
В мае 2009 года Анна Богалий-Титовец приняла решение возвратиться в большой спорт и побороться за место в составе сборной России на Олимпиаде в Ванкувере. Возвращение оказалось удачным. Уже в первой гонке на этапе Кубка мира в Поклюке Анна заняла шестое место, а в последующих гонках взошла на подиум — второе место в спринте и третье место в преследовании. На Олимпиаде в Ванкувере в составе женской эстафетной команды выиграла золотую медаль и стала двукратной олимпийской чемпионкой.