Anaïs Demoustier (Lilla, 29 settembre 1987) è un'attrice francese.
Nata a Lilla e cresciuta a Villeneuve-d'Ascq nel Mélantois, Anaïs Demoustier trascorre l'adolescenza con i genitori, le sorelle Camille e Jeanne e il fratello e futuro regista Stéphane che le trasmette l'amore per il cinema. Dopo una breve apparizione all'età di 13 anni in Le Monde de Marty di Denis Bardiau, nel 2003 supera le audizioni per Il tempo dei lupi di Michael Haneke, nel quale recita il ruolo di Eva accanto a Isabelle Huppert.
Dopo la maturità si trasferisce a Parigi, dove frequenta il corso di lettere e cinema all'Università Sorbonne Nouvelle che però abbandona dopo poco tempo. Nel 2008 compare in La Belle Personne di Christophe Honoré, che l'anno successivo la vuole anche per la produzione teatrale Angelo, tiranno di Padova che va in scena al Festival d'Avignone. Anaïs continua a lavorare sia al cinema che in teatro e nel 2011 recita in Le Problème di François Bégaudeau, ricevendo una candidatura ai Premi Molière come miglior giovane talento femminile.