Ana Maria Brânză wurde bei den Weltmeisterschaften 2002 in Lissabon Dritte im Einzelwettbewerb und erreichte damit für lange Zeit ihr bestes Ergebnis in internationalen Wettbewerben. Bei den Olympischen Spielen 2004 in Athen kam sie ins Achtelfinale und belegte am Ende Rang 16. Bei der Weltmeisterschaft in Leipzig im Jahr 2005 kam Brânză bis ins Viertelfinale und wurde am Ende Sechste. Ein Jahr später wurde sie Fünfte bei der WM in Turin und wurde zudem Vierte mit der Mannschaft, mit der sie dann in Izmir Mannschaftseuropameisterin wurde.