Anna-Sophie Mahler studierte Regie an der Hochschule für Musik "Hanns Eisler" in Berlin. Seither gilt ihr künstlerisches Interesse experimentellen, besonders auch dokumentarischen Formen im Musiktheater. Als Schauspiel- und Opernregisseurin ist sie u.a. am Theater Bremen, den Münchner Kammerspielen, der Bayerischen Staatsoper, der Staatsoper Stuttgart, und am Schauspielhaus Graz tätig. Seit 2006 arbeitet sie auch mit ihrer freien Gruppe "CapriConnection" im Bereich des dokumentarischen Theaters. Ihre Arbeiten waren hier vor allem an der Gessneralee Zürich, an der Kaserne Basel und im HAU in Berlin zu sehen. Mit "Mittelreich" nach dem Roman von Josef Bierbichler wurde Anna-Sophie Mahler beim Berliner Theatertreffen 2016 eingeladen, 2017 wurde sie mit zwei Arbeiten auf der Biennale Teatro in Venedig als Künstlerin vorgestellt. 

Anna-Sophie Mahler inszeniert mit "Mittagsstunde" von Dörte Hansen zum ersten Mal am Thalia Theater.