Se graduó como directora en la Escuela Nacional de Cinematografía de Dinamarca. Su film de graduación se tituló 10:32 am Tuesday: A Love Story (1991), y fue premiado en todo el mundo. Desde entonces ha realizado numerosos cortometrajes-documental que también han sido premiados así como algunos anuncios. Su mayor éxito en las pantallas nacionales e internacionales fue su debut cinematográfico Minor Mishaps (2002), ganador del premio The Blue Angel (al Mejor Film Europeo) en el Festival de Berlín de ese año. Ha impartido clases en la Escuela Nacional de Cinematografía y ha sido asesora de estudiantes para la dirección y edición de películas. En 2003, Annette K. Olesen recibió una beca de trabajo por tres años de la Fundación Danesa de las Artes.