Ihr vollständiger Name war Phoebe Anne Oakley Moses, und sie wurde am 13. August 1860 im Darke County, Ohio, geboren. Annie hatte noch sieben Geschwister. Als ihr leiblicher Vater starb, war sie sechs Jahre alt. Nach einiger Zeit heiratete ihre Mutter zum zweitenmal, aber Annie musste in ein Waisenhaus. Erst als auch ihr Stiefvater starb, und ihre Mutter zum drittenmal heiratete, konnte sie bei ihrer Familie leben. Annie Oakley war keine Kriminelle, berühmt wurde sie vielmehr durch ihren phantastischen Umgang mit Schusswaffen. Schon im Alter von neun Jahren konnte sie ihr Talent bei der Jagd unter Beweis stellen. Mit 15 übertrafen ihre Schießkünste die der meisten Männer. Auch ihr späterer Ehemann Frank Butler, gegen dem sie in Cincinnati, Ohio, bei einem Schießwettbewerb antrat, konnte nicht mit ihr mithalten. Seit 1885 war Annie Oakley einer der Stars in Buffalo Bills Wild West Show. Hier beeindruckte sie 17 Jahre lang das Publikum in ganz Amerika und in Europa mit ihrer Treffsicherheit. So schoss sie einmal bei einem Gastspiel in Deutschland dem Kaiser Wilhelm II eine brennende Zigarette aus dem Mund. Auch Königin Victoria von England war von ihrem Talent sichtlich beeindruckt. Während ihrer Tour lernte Annie den berühmten Häuptling Sitting Bull kennen, mit dem sie sich gut verstand. Auf dem Höhepunkt ihrer Karriere, war sie eine der berühmtesten Frauen der Vereinigten Staaten.

Bei einem Zugunglück im Jahre 1901 wurde Annie Oakley so schwer verletzt, dass eine halbseitige Lähmung zurückblieb. Dennoch trat sie bis zu ihrem Tod immer wieder auf und stellte ihre Gabe nach wie vor unter Beweis. Annie Oakley starb am 3. November 1926 in Greenville, Ohio. Im Jahre 1946 schrieb Irving Berlins ein Musical über ihre Lebensgeschichte.