Petite-fille du général Ulrich Wille et fille d'Alfred Schwarzenbach, un magnat de la soie proche de l'extrême droite, Annemarie Schwarzenbach a grandi au bord du lac de Zurich dans un milieu aisé. Après des études d’histoire et de littérature à Zurich et Paris, elle fréquente le cercle d’amis des enfants terribles Erika et Klaus Mann à Berlin dans les années 1930. C’est avec les Mann qu’elle touche pour la première fois à la drogue et, rompant résolument avec le consensus familial en faveur d’Hitler, qu’elle s’engage dans la lutte contre les nazis.

A 23 ans, elle obtient un doctorat en histoire sur l’histoire de la Haute-Engadine et publie son premier roman Freunde um Bernhard (Le cercle des amis de Bernhard). En 1933, Annemarie Schwarzenbach fait un premier voyage en tant que journaliste qui la mène en Espagne, avec la photographe allemande Marianne Breslauer. La même année, elle se rend en Perse pour effectuer des fouilles archéologiques où, bien que lesbienne, elle épouse à Téhéran en 1935 un diplomate français, Achille Claude Clarac, ouvertement homosexuel, afin de ne plus être dépendante de ses parents. Son mariage lui permet également d'obtenir un passeport diplomatique, qui facilitera ses voyages aux Etats-Unis, à Gdansk, Moscou, Vienne et Prague de 1936 à 1938.

Afin de se débarrasser de sa dépendance à la morphine, elle suit plusieurs cures de désintoxication en Suisse. Pendant ces séjours en clinique, elle écrit Das glückliche Tal (La vallée heureuse). En 1939-1940, alors que l'Europe s'enfonce de nouveau dans la guerre, profitant de la neutralité suisse, elle voyage avec Carson McCullers. Ensuite, elle retourne aux Etats-Unis où son addiction à la morphine, ses tendances dépressives et ses tentatives de suicide l’obligent à suivre plusieurs traitements psychiatriques. Elle se lie d’amitié avec la romancière américaine Carson McCullers. Après un voyage dans le Congo belge, la journaliste, écrivain et photoreporter revient en Suisse en 1942. Le 7 septembre, une chute de bicyclette en Engadine la blesse grièvement à la tête et le 15 novembre, elle meurt des suites de cet accident à l'âge de 34 ans.