Największe sukcesy w karierze Annemarie Buchner osiągnęła w 1952 roku, kiedy podczas igrzysk olimpijskich w Oslo wywalczyła trzy medale. Najpierw zajęła trzecie miejsce w gigancie, w którym wyprzedziły ją jedynie Andrea Mead-Lawrence z USA oraz Austriaczka Dagmar Rom. Trzy dni później zajęła drugie miejsce w zjeździe, rozdzielając na podium Trude Jochum-Beiser z Austrii oraz Włoszkę Giulianę Minuzzo. Do zwycięstwa Niemce zabrakło 0,9 sekundy. Ponadto zdobyła też brązowy medal w slalomie, plasując się za Mead-Lawrence oraz swą rodaczką, Rosą Reichert. Po pierwszym przejeździe zajmowała ósme miejsce, tracąc 1,3 sekundy do prowadzącej Reichert. W drugim przejeździe uzyskała trzeci wynik, co dało jej trzeci łączny czas i brązowy medal. Na rozgrywanych dwa lata później mistrzostwach świata w Åre jej wynikiem było czwarte miejsce w gigancie. Walkę o podium przegrała tam z Jeanette Burr z USA o 0,4 sekundy. Buchner brała także udział w igrzyskach olimpijskich w Cortina d’Ampezzo w 1956 roku, jednak ponownie nie zdobyła żadnego medalu. Nie ukończyła tam rywalizacji w zjeździe, a w gigancie i slalomie plasowała się w trzeciej dziesiątce.