Seit der "Polizeiruf 110"-Episode "Polizeiruf 110 - Einer von uns" gehört sie zu den Quotengaranten im deutschen Fernsehen: Anneke Kim Sarnau. Ihre Rolle als spröde Rostocker Profilerin Kathrin König, die an der Seite von Hauptkommissar Alexander Bukow alias Charly Hübner in der Hansestadt ermittelt, erreicht regelmäßig Top-Quoten, allein der erste Fall fesselte 8,32 Millionen Zuschauer vor den Fernsehern. Die Kritik war schon früh auf auf unwiderstehliche Spiel der Darstellerin aufmerksam geworden, denn bereits 2001 sparte sie nicht an Lob für Sarnaus überzeugende Darstellung einer jungen Streifenpolizistin, die in Marc Rothemunds Psychodrama "Die Hoffnung stirbt zuletzt" dem Mobbing ihrer Kollegen ausgesetzt ist, an dem sie schließlich zerbricht. Für diese Rolle wurde sie 2002 mit dem deutschen Fernsehpreis als beste Hauptdarstellerin und im Frühjahr 2003 mit dem Adolf-Grimme-Preis ausgezeichnet.
Ihre Schauspiel-Ausbildung schloss die Wahl-Hamburgerin 1996 an der Hochschule für Musik und darstellende Kunst in Stuttgart (1993-1996) ab und folgte danach einem Ruf ans renommierte Berliner Burgtheater, wo sie u.a. in der Hauptrolle von Klaus Pohls Stück "Vinny" zu sehen war. Eine erste kleine Kinorolle als junge Frau spielte sie allerdings bereits 1992 in "Die Menschenretterin" von Birgit Gross, danach sah man sie in Christian Bahlos Melodram "Boy Meets Winona" (1993) im Kino. Zwei Jahre später entstand ein weiteres Kinoprojekt, dieses Mal unter der Regie von Achim Bornhak das Drama "John und Lucie", in dem Anneke Kim Sarnau in der Hauptrolle der Lucie zu bewundern war. Doch erst 1999 sollte das große Jahr für das junge Talent werden: Stefan Krohmer besetzte sie in seinem Liebesfilm "Barracuda Dancing" an der Seite von Edgar Selge, und in dem märchenhaft-heiteren Abgesang auf eine vergangene Zeit, "Vom Küssen und vom Fliegen", stand sie unter der Regie von Grimme-Preisträger Hartmut Schoen ("Warten ist der Tod)" vor der Kamera.
2000 gehörte Anneke Kim Sarnau zur Cast des Krimidramas "Der Weihnachtswolf", in Stefan Krohmers Familiendrama "Ende der Saison" war sie die Filmtochter von Hannelore Elsner und eine Episodenrolle hatte sie neben Hannelore Hoger in dem Serienkrimi "Bella Block - Am Ende der Lüge" (2000). Ganz witzig war auch die Liebeskomödie "Eine Hochzeit und (k)ein Todesfall", und in Claudia Gardes Beziehungskomödie "Mehr als nur Sex" (2002) musste sich Anneke Kim Sarnau zwischen zwei Männern entscheiden. Daneben war sie bis Ende der Neunzigerjahre auch immer wieder am Theater zu sehen: So spielte Sarnau 1998 am Burgtheater in Wien in den Stücken "Kasimir und Karoline", "Heilige Johanna der Schlachthöfe", "Die Riesen vom Berge" und "Schlacht um Wien" sowie 1998/1999 die Hauptrolle in Stefanie Morhs "Alice im Wunderland" am Stadttheater Klagenfurt.
Die weiteren "Polizeiruf 110"-Fälle: "Polizeiruf 110 - Aquarius", "Polizeiruf 110 - Feindbild", Polizeiruf 110 - ... und raus bist du!" (alle 2010), "Polizeiruf 110 - Einer trage des anderen Last" (2011), "Polizeiruf 110 - Stillschweigen", "Polizeiruf 110 - Fischerkrieg" (beide 2012).
Weitere Filme mit Anneke Kim Sarnau: "Turn" (1997), "Die Nacht der Nächte - School's out" (1998), "Geier im Reisrand" (2000), "Der Mann, den sie nicht lieben durfte", "Das Duo - Totes Erbe", "Juls Freundin" (alle 2002), "Sperling und die letzte Chance", "Sie haben Knut" (beide 2003), "Ich liebe das Leben", "Kommissarin Lucas - Vertrauen bis zuletzt", "In Sachen Kaminski" (alle 2004), "Fremde Haut", "Tatort - Am Abgrund", "Der ewige Gärtner" (alle 2005), "FC Venus" (2006), "Dr. Psycho" (Serie), "Der falsche Tod", "Die andere Hälfte des Glücks", "Rosa Roth - Der Tag wird kommen", "GG 19", "Prager Botschaft", "Up! Up! To the Sky" (alle 2007), "Mitte 30", "Ihr könnt euch niemals sicher sein", "Die Drachen besiegen" (alle 2008), "Ein Mann, ein Fjord!", "Deutschland 09" (beide 2009), "Ken Folletts Eisfieber", "Das Haus ihres Vaters", "Uns trennt das Leben" (alle 2010), "Der Tatortreiniger" (TV-Serie, 2011), "Pommes Essen", "Ummah - Unter Freunden" (beide 2012), "Honig im Kopf", "Amok - Hansi geht's gut" (beide 2014).