Le théâtre et les voyages
Anne-Marie Cadieux naît à Montréal, mais ses parents déménagent bientôt à Ottawa. À seize ans, elle décide qu'elle sera comédienne. Elle étudie en théâtre à l'Université d'Ottawa, puis fait des stages à Paris et à New York. Elle amorce sa carrière au Centre national des arts d'Ottawa sous la direction d'André Brassard où elle joue dans Les belles-sœurs de Michel Tremblay et dans Les bonnes de Jean Genet. Déjà, elle sait composer dans tous les registres du jeu théâtral. Puis c'est la rencontre avec Robert Lepage qui l'amène en tournée internationale pendant plusieurs années avec la trilogie shakespearienne (Macbeth, Coriolan, La Tempête) et avec Les sept branches de la rivière Ota. Elle devient ensuite l'actrice fétiche de Brigitte Haentjens, qui lui confie beaucoup de premiers rôles.

Devant les caméras
Robert Lepage lui confie son premier rôle important au cinéma, celui d'une danseuse nue, dans Le confessionnal. Elle y est si bonne que le propriétaire du bar où s'effectue le tournage lui offre de l'engager ! Du même réalisateur, elle interprète ensuite le personnage principal de la comédie Nô et elle joue dans La face cachée de la lune. Avec Le bonheur, c'est une chanson triste, puis avec Toi de François Delisle, elle obtient ses rôles les plus importants et elle offre un jeu d'une grande intensité physique.  Elle tourne aussi avec plusieurs cinéastes tels Charles Binamé, Léa Pool, François Bouvier, Sébastien Rose. 

Parallèlement,  Cadieux joue dans plusieurs séries télévisées : Sous le signe du lion, Fortier, Annie et ses hommes, Miss Météo, etc.