Erste internationale Erfahrungen sammelte Ana Peleteiro bei den Jugendweltmeisterschaften 2011 nahe Lille, bei denen sie mit 12,92 m die Bronzemedaille gewann. Anschließend siegte sie beim Europäischen Olympischen Jugendfestival in Trabzon mit einer Weite von 13,17 m. Auch im Jahr darauf feierte sie bei den Juniorenweltmeisterschaften in Barcelona mit 14,17 m den Gewinn der Goldmedaille. 2013 gewann sie mit 13,29 m die Bronzemedaille bei den Junioreneuropameisterschaften in Rieti und bei den Juniorenweltmeisterschaften im Jahr darauf in Eugene belegte sie mit 13,71 m den sechsten Platz. 2016 nahm sie an den Hallenweltmeisterschaften in Portland teil und belegte dort mit einem Sprung auf 13,59 m Platz elf. Bei den Halleneuropameisterschaften 2017 in Belgrad gelangte sie bis in das Finale und beendete dieses mit 14,13 m auf dem fünften Platz. Bei den U23-Europameisterschaften im polnischen Bydgoszcz gewann sie mit 14,19 m die Silbermedaille und musste sich dabei nur knapp der Rumänin Elena Panțuroiu geschlagen geben. Gut drei Wochen später belegte sie bei den Weltmeisterschaften in London mit neuer persönlicher Bestleistung von 14,23 m im Finale den siebten Platz.