Anne-Lise Mamessier-Giraud obtient en 1997 un Doctorat en neurosciences à l’Université de Lyon. Elle réalise un premier post-doctorat à Londres, puis un deuxième à Francfort. Grâce à des subsides du Ministère allemand de la recherche, elle fonde en 2001 son propre groupe de recherche au Brain Imaging Centre de Francfort. En 2004, elle obtient un poste de chargée de recherche au CNRS (France). Elle fonde alors à Paris avec deux collègues le Laboratoire Inserm de Neurosciences cognitives. 

Anne-Lise Mamessier-Giraud contribue à la création du Master de Sciences Cognitives de l’Ecole normale supérieure de Paris et participe à la formation en neuropsychologie de l’Université Pierre et Marie Curie à Paris. Elle devient directrice de recherche en 2007 et, en 2010, est primée par le CNRS et lauréate d’une bourse du Conseil européen de la recherche (ERC). Elle rejoint la Faculté de médecine de l’UNIGE en 2012, où elle poursuit ses recherches sur les principes neuro-computationnels à l’œuvre dans la perception et la production de la parole. Elle est nommée professeure ordinaire au Département des neurosciences fondamentales en octobre 2013. De 2018 à 2022, elle co-fonde puis co-dirige avec Balthazar Bickel (UZH) le Pôle de recherche national NCCR-Evolving Language. En 2022, elle est nommée directrice de l’Institut de l’Audition (Paris) et en 2024 directrice exécutive de l’Institut Hospitalo-Universitaire reConnect (Paris). A la Faculté de médecine de l’UNIGE, elle est nommée professeure titulaire afin de poursuivre sa collaboration scientifique avec le NCCR-Evolving Language.