Еще не завершив актерского образования, Анна попробовала свои силы в кино, снявшись в 1926 году в нашумевшем агитационно-приключенческом, в основе своей пропагандистском фильме режиссера Бориса Барнета «Мисс Менд». Фильм был снят по столь же пропагандистской повести Мариэтты Шагинян «Месс-менд» (как видим, название фильма по сравнению с повестью было чуть изменено, о чем мы упоминаем, дабы пытливый читатель не упрекнул нас в неточности). Картина была подготовлена на студии «Межрабпом-Русь», формально носившей смешанный частнокооперативный характер, допускавшийся в условиях нэпа, а фактически финансируемой через Коммунистический интернационал советскими властями и предназначенной в основном для пропаганды за рубежами СССР. Позже, когда нэп был свернут, эта студия стала Союздетфильмом, а после Второй мировой войны Киностудией им. Максима Горького.
Участие в этом фильме юной восемнадцатилетней актрисы сыграло важнейшую роль в ее жизни. В столь молодом возрасте она стала известной по всему СССР и отчасти за рубежом, где также не без успеха демонстрировался фильм «Мисс Менд», который в СССР был одним из самых кассовых в 1920-е годы. Помимо этого, участие в фильме позволило Анне познакомиться с известными и влиятельными художественными деятелями, в том числе с Игорем Ильинским и, что было особенно важно, с актрисой Малого театра Натальей Розенель — супругой в то время могущественного наркома просвещения Анатолия Луначарского. Но главное, Анна сблизилась с Федором Оцепом, который был вторым режиссером и сценаристом фильма. Вскоре, в 1927 году, она вышла за него замуж, что еще более способствовало ее кинокарьере (о Федоре Александровиче Оцепе и его деятельности в Голливуде будет сказано ниже).
На театральную сцену Анна так и не вышла, но стала успешно сниматься в кино. Последовали главные роли в фильмах «Земля в плену», «Мой сын», «Белый орел». Партнерами Анны Стэн были такие выдающиеся деятели искусства, как Василий Качалов и Всеволод Мейерхольд.
В 1930 году Анна Стэн, пользуясь знакомством с видными в СССР фигурами, получила право (что уже было крайней редкостью) отправиться в Германию по линии Межрабпомфильма (так стала называться студия «Межрабпом-Русь») для участия в работе над одним из фильмов этой студии. За границу отправился и ее супруг.
Хотя обстановка в Германии была крайне напряженной, к власти рвались национал-социалисты Гитлера, на улицах Берлина и других городов происходили кровопролитные схватки нацистов с коммунистическими боевыми отрядами, Анна Стэн и Федор Оцеп решили на родину не возвращаться, надеясь, что обстановка в Германии нормализуется и они смогут благополучно развивать свою кинокарьеру.
Вначале дела шли более или менее благоприятно. Оцеп снял два варианта «Братьев Карамазовых» по Федору Достоевскому — один в Германии, другой во Франции. Французский фильм повторял название оригинала, германский назывался «Убийца Дмитрий Карамазов», причем Анна играла в обеих версиях главную женскую роль — Грушеньку, являвшуюся объектом вожделения двух братьев.
Во время съемок фильма Анна Стэн познакомилась с американским кинодеятелем Юджином Френке, также выходцем из Украины, который был привлечен Федором Оцепом в качестве продюсера. Между ними завязался роман, в результате чего Анна оставила Оцепа, стала вначале любовницей, а затем и женой Френке.
Семейно-любовные дела не помешали Анне Стэн продолжать сниматься. В 1931 году она сыграла ведущие роли в двух фильмах — «Сальто-мортале» и «Бомбы над Монте-Карло», а в 1932-м — в картине «Буря страсти». Во втором фильме она выступала в паре с немецким актером Эмилем Яннингсом, также снимавшимся в Голливуде и в 1929 году получившим «Оскара» за лучшую мужскую роль в фильмах «Последний приказ» и «Путь всякой плоти». К тому же Яннингс был близок с национал-социалистами, к нему благожелательно относились Гитлер и Геббельс, и это вроде бы должно было способствовать продвижению Стэн в германском кинематографе в случае прихода Гитлера к власти (что в 1932 году представлялось уже вполне вероятным).
Однако произошло нечто, почти неожиданное. В 1932 году в Берлине побывал уже известный нам американский кинопредприниматель и продюсер Сэмюэл Голдвин. Френке, поддерживавший с Голдвином приятельские отношения, показал ему фильмы с участием своей супруги. Она понравилась бизнесмену, и он предложил ей контракт на съемки в Голливуде, который она приняла с нескрываемой радостью и отправилась в США не только в качестве супруги американского кинодеятеля, но и актрисы с гарантированным заработком. Голдвин вспоминал: «Это было что-то особенное, это была звезда! У нее было все, что нужно: красота, стиль, секс, класс. Ее интеллигентность сочетается с интуицией художника, хорошо знающего жизнь. У нее огромный опыт, и она должна была играть, как бестия». Из этих слов видно, насколько был увлечен, пожалуй преувеличенно, Голдвин русской актрисой, игравшей в Германии.