Anna Larsson studierte an der Opernhochschule in Stockholm und gab ihr Debüt auf der Opernbühne als Gottes Mutter in »Tokfursten/The King of Fools« von Carl Unander-Scharin auf Schloss Vadstena. International machte sie 1997 in Mahlers 2. Sinfonie mit den Berliner Philharmonikern unter Claudio Abbado auf sich aufmerksam.
Larsson hat sich u. a. einen weltweiten Ruf in der Rolle der Erda mit Auftritten in Opernhäusern in Berlin, München, Wien, Salzburg, Stockholm, Aix-en-Provence und Mailand erworben. Außerdem trat sie in Rollen wie Waltraute, Orphée, Fricka, Dalila und Zia Principessa an der Königlichen Oper in Stockholm, am Royal Opera House Covent Garden, an der Bayerischen Staatsoper in München, der Wiener Staatsoper, am Palau des Arts Valencia, beim Maggio Musicale Florenz, bei den Salzburger Festspielen, den Festspielen in Aix-en-Provence, Det Kongelige Teater in Kopenhagen und der Finnischen Nationaloper auf – mit Dirigenten wie Daniel Barenboim, Zubin Mehta, Sir Simon Rattle, Christoph von Dohnányi, Leif Segerstam und Kent Nagano. Auch als Konzertsängerin arbeitet Anna Larsson regelmäßig mit weltweit renommierten Dirigenten zusammen.
Sie wurde 2005 für die Aufnahme von Strauss‘ »Daphne« zusammen mit dem WDR-Sinfonieorchester für einen Grammy nominiert. Im Dezember 2010 ernannte König Carl Gustaf von Schweden sie zur Kammersängerin. Im Juli 2011 eröffnete sie die erste Saison ihres eigenen Konzerthauses (Vattnäs Concert Barn) in Vattnäs bei Mora in Dalecarlia.
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