Nació en la localidad gallega de Ribeira, hija de madre gallega y padre desconocido, siendo adoptada poco después por otra familia.^[6]​ Desde muy pequeña se interesó por el deporte, primero por la gimnasia, para decantarse finalmente por el atletismo.^[7]​

En categoría juvenil se proclamó campeona del Mundial Júnior de 2012, y ganó una medalla de bronce en el Campeonato Europeo Sub-20 de 2013.^[8]​

En 2018 consiguió sus primeros éxitos internacionales en categoría absoluta: medallista de bronce en el Campeonato Mundial en Pista Cubierta con un salto de 14,40 m, y medallista de bronce en el Campeonato Europeo con una marca de 14,44 m.^[4]​ Al año siguiente ganó la medalla de oro en el Campeonato Europeo en Pista Cubierta, con un salto de 14,73 m, nuevo récord de España.^[9]​

En su primera participación olímpica, en Tokio 2020, obtuvo la medalla de bronce al saltar en la final 14,87 m (récord de España), siendo superada por la venezolana Yulimar Rojas y la portuguesa Patrícia Mamona.^[10]​ Esto la llevó a ser nombrada mejor atleta española de 2021 por la RFEA.^[11]​

El año 2022 no compitió debido a que dio a luz una niña. En febrero de 2023 volvió a los entrenamientos^[12]​ y en junio participó en los Juegos Europeos, donde fue séptima.^[13]​

En 2024 ganó la medalla de bronce en el Mundial en Pista Cubierta, con un salto de 14,75 m,^[14]​ y la medalla de oro en el Campeonato Europeo, con un salto de 14,85 m.^[15]​ En los Juegos Olímpicos de París 2024, en cambio, no logró reeditar su éxito de tres años antes, terminando sexta en la final de triple salto.^[16]​ Al acabar la temporada anunció que abandonaba el grupo de Iván Pedroso, con quien había estado entrenando en Guadalajara desde 2016, para volver a Ribeira y entrenar a las órdenes de su marido, el también triplista Benjamin Compaoré.^[17]​^[18]​

En 2025 ganó la medalla de oro en el Campeonato Europeo de Atletismo en Pista Cubierta con un salto de 14,37 m,^[19]​ y la medalla de bronce en el Campeonato Mundial de Atletismo en Pista Cubierta de 2025 con una marca de 14,29 m.^[20]​

• 7x Campeona de España absoluta al aire libre, en triple salto (2015, 2017, 2018, 2019, 2021, 2023, 2024)
• 9x Campeona de España absoluta en pista cubierta, en triple salto (2014, 2016, 2017, 2018, 2020, 2021, 2022, 2024, 2025)
• Campeona de España sub-23 en pista cubierta, en triple salto (2017)
• Campeona de España sub-20 al aire libre, en triple salto (2013)
• Campeona de España sub-20 en pista cubierta, en triple salto (2013)
• Campeona de España sub-18 al aire libre, en triple salto (2011)
• Campeona de España sub-18 en pista cubierta, en triple salto (2011)
• Campeona de España sub-16 en pista cubierta, en triple salto y salto de longitud (2010)
• Campeona de España universitaria al aire libre, en 100 metros lisos (2014)

• Triple salto
  • Pista cubierta: 14,75 m. (Glasgow, 2024)
  • Aire libre: 14,87 m. (Tokio, 2021)  
• Salto de longitud
  • Pista cubierta: 5,87 m. (La Coruña, 2013)
  • Aire libre: 6,07 m. (Ibiza, 2019)
• 100 metros lisos
  • Aire libre: 11,93 s. (Pontevedra, 2014)
• 60 metros lisos
  • Pista cubierta: 7,56 s. (Madrid, 2014)

• Récord de España con 14,87 el 1-8-2021 en Tokio.
• Récord de España en pista cubierta con 14,73 el 3-3-2019 en Glasgow.
• Mejor marca española sub-23 con 14,23 el 7-8-2017 en Londres.
• Mejor marca española sub-23 en pista cubierta con 14,20 el 3-2-2017 en Belgrado.
• Récord de España sub-20 con 14,17 el 12-7-2012 en Barcelona.
• Récord de España sub-20 en pista cubierta con 13,91 el 23-02-2014 en Sabadell.
• Mejor marca española sub-18 con 14,17 el 12-7-2012 en Barcelona.

• Premio Princesa de Asturias S.A.R. Doña Letizia del año 2013.^[5]​
• Medalla Castelao en 2020.^[21]​
• Mejor atleta española por la RFEA en el año 2021.^[11]​

Peleteiro está casada con el atleta francés Benjamin Compaoré, con quien tiene una hija. Desde su matrimonio compite como Ana Peleteiro-Compaoré.^[2]​

Aparte del atletismo, Peleteiro posee varias empresas y es influencer en redes sociales; según sus declaraciones, estas actividades suponen su principal fuente de ingresos.^[22]​ Además, ha aparecido en algunos programas de televisión; en 2021 participó en la primera edición del concurso de Antena 3 El Desafío, en el que finalizó en cuarta posición.^[23]​ En 2024 apareció como invitada en el concurso de televisión de Antena 3 El 1%.^[24]​

En ese mismo año y en el mismo canal participó en el concurso Mask Singer: adivina quién canta, bajo la máscara de Helados.

• Ficha en el COE (archivado)
• Ficha en la RFEA.