ანა თარხნიშვილმა 1994 წელს დაამთავრა თბილისის ივანე ჯავახიშვილის სახელობის სახელმწიფო უნივერსიტეტის ფსიქოლოგიის ფაკულტეტი.

1994-1996 წლებში იყო საქართველოს მენეჯმენტის აკადემიის მოწვეული ლექტორი.
სტაჟირება გაიარა გერმანიისა და პოლონეთის წამყვან კვლევით კომპანიებში.

1995–2002 წლებში იყო საერთაშორისო კვლევითი ჯგუფის წევრი, რომელსაც ხელმძღვანელობდა ლივერპულის უნივერსიტეტის პროფესორი კენ რობერტსი. ჯგუფმა ხუთი ფართომასშტაბიანი კვლევა ჩაატარა სამხრეთ კავკასიის სამ ქვეყანაში, რის შედეგადაც გამოქვეყნდა ათამდე საერთაშორისო სამეცნიერო პუბლიკაცია.

1995 წელს დააფუძნა სოციოლოგიური კვლევების ცენტრი, არასამთავრობო ორგანიზაცია, და ეწეოდა კვლევით საქმიანობას, 2003 წლიდან გახდა ორგანიზაციის დირექტორი.

2000-2004 წლებში კვლევით კომპანიაში აი-ფი-ემ რისერჩი (IPM-Research) ხელმძღვანელობდა თვისებრივი კვლევის განყოფილებას.

2001–2002 წლებში იყო არასამთავრობო ორგანიზაციის „მომავალი შენია“ დირექტორი. ორგანიზაციის მიზანი იყო ახალგაზრდებში ჯანსაღი ცხოვრების წესის ხელშეწყობა სპორტული ინფრასტრუქტურის რეაბილიტაციისა და სპორტული, შემოქმედებითი და საგანმანათლებლო ღონისძიებების მხარდაჭერთ.

2004 წელს დააფუძნა შპს „ბისიჯი კვლევა“ (BCG Research), რომლის დირექტორიც არის დღემდე. კომპანიაში მუშაობისას კოორდინაცია გაუწია დაახლოებით 300 კვლევით პროექტს, მათ შორის ისეთ პარტნიორ ორგანიზაციებთან, როგორებიცაა: UNDP საქართველო, მსოფლიო ბანკის საქართველოს წარმომადგენლობა, UNICEF საქართველო, ევრაზიის ფონდი და სხვ., ასევე მონაწილეობდა მრავალ საერთაშორისო პროექტში პარტნიორ კვლევით ორგანიზაციებთან თანამშრომლობით.

ანა თარხნიშვილი არის ექსპერტი წინასაარჩევნო და საარჩევნო კვლევების მიმართულებით, მონაწილეობდა ათამდე ეგზიტპოლსა და წინასაარჩევნო კვლევაში.

2013 წლიდან მუშაობს ილიას სახელმწიფო უნივერსიტეტში — თავდაპირველად იყო მოწვეული ლექტორი, ხოლო 2024 წლიდან ასისტენტ-პროფესორია.

2022 წლიდან არის საქართველოს საზოგადოებრივი აზრის კვლევის ასოციაციის (GAPOR) წევრი;
2023 წლიდან — GAPOR-ის სტანდარტების კომიტეტის ხელმძღვანელის მოადგილე.

2023 წელს დაიცვა დისერტაცია თემაზე „სკოლების მრავალფეროვნება — მშობლის არჩევანის გავლენა“, რის საფუძველზეც მიენიჭა სოციოლოგიის მეცნიერებათა დოქტორის ხარისხი.