Anna Ternheim utgav 2004 sitt första album Somebody Outside från vilket hon även släppt singlarna To Be Gone, My Secret och Shoreline som alla har varit framgångsrika på Trackslistan. Den sistnämnda var en cover på en låt med Broder Daniel och låg med på en EP med samma namn med ytterligare 4 covers. Albumet släpptes i två versioner: en limiterad upplaga bestående av en bonus-CD med akustiska versioner av många låtar. 2005 belönades Ternheim både med P3 Guld-pris i kategorin Bästa Nykomling och med en Grammis som "Bästa Nykomling".
27 september 2006 släpptes hennes andra album, Separation Road, som också innehåller en Naked-version och hon fick då en hit med första singeln Girl Laying Down som sen följdes upp med Today Is a Good Day.
2007 fick hon P3 Guld-priset för bästa kvinnliga artist. Dessutom belönades hon samma år med två Grammisar, Bästa kvinnliga artist och Bästa textförfattare. Våren samma år släpptes "Lovers Dream" som tredje singel på EP:n Lovers Dream & More Music For Psychotic Lovers med tre nya spår samt titelspåret, som var omgjord till en duett med Fyfe Dangerfield från det engelska bandet Guillemots.

Under 2007 släpptes hennes debutalbum även i Tyskland, Frankrike, Spanien, Nederländerna, Belgien, Schweiz, Österrike och Italien.

Separation Road gavs ut i USA i maj 2008.

Hennes senaste album Leaving on a Mayday spelades in med Björn Yttling som producent och har därför en lite annorlunda ljudbild. Första singeln från albumet, What Have I Done, är en av hennes största listframgångar hittills.