Ainhoa Santamaría es miembro de la Compañía Feelgood Teatro, con cuya segunda producción teatral, La Estupidez, ha ganado el Max a la Mejor Actriz de Reparto Teatro. Licenciada en la RESAD (2001-2005), ha estudiado cuatro años de danza clásica y solfeo en el Conservatorio.
En televisión ha actuado en las series La casa de papel (Antena 3), Isabel como Beatriz de Bobadilla, papel que le valió una candidatura a los Premios de la Unión de Actores a la Mejor Actriz Secundaria de TV, Águila Roja, Amar en tiempos revueltos y Con dos tacones (TVE), El Comisario (Tele 5) y Vida en Marte (Antena 3).
En teatro, comenzó en 1997 con la obra La dama boba. Posteriormente, ha actuado en:
- Sueño, escrita y dirigida por Andrés Lima y producida por Teatro de la Ciudad y Teatro de La Abadía, en los papeles de La Madre y Demetrio.
- La Estupidez, de Rafael Spregelburd dirigida por Fernando Soto y producida por Feelgood Teatro, en los papeles de Susan, Maggie, Ivy, Veronica Aldgate y Flo Cohen. Premio Max a la Mejor Actriz de Reparto 2017.
- Feelgood, de Alistair Beaton, bajo la dirección de Alberto Castrillo-Ferrer y producido por Feelgood Teatro, en el papel de Marta.
- Todos eran mis hijos, dirigida por Claudio Tolcachir en el Teatro Español, por cuya interpretación fue finalista a la Mejor Actriz de Reparto en los Premios de la Unión de Actores.
- Presas, dirigida por Ernesto Caballero en el Centro Dramático Nacional (CDN).
- Esa cara, de Polly Stendham, dirigido por Pilar Masa,
También ha intervenido en los cortometrajes La leyenda de un hombre malo, Su obra maestra, Luz, El invierno de Torlania, El reflejo y Diente por ojo.