Służyła także jako oficer wywiadu w eskadrze dowodzenia. W sumie Anne McClain zarejestrowała ponad 2 tysiące godzin lotów na różnych maszynach latających, m.in. na Kiowa Warrior, , Sikorsky UH-60 Black Hawk oraz na .
Astronautka NASA thumb|McClain w trakcie rekrutacji na astronautkę W czerwcu 2013 roku ukończyła Szkołę Pilotów Doświadczalnych Marynarki Wojennej USA. W tym samym miesiącu została zakwalifikowana przez NASA do 21. Grupy Astronautów. Stała się przy tym najmłodszą (34 lata) w bieżącej puli astronautek NASA. W lipcu 2015 roku ukończyła szkolenie, co czyniło ją gotową do przyszłych misji i dawało tytuł kandydatki na astronautkę.
Ekspedycja 58 / 59 mały|Anne McClain w Międzynarodowej Stacji Kosmicznej w przestrzeni między modułami Harmony i Destiny mały|Selfie Anne McClain podczas pierwszego spaceru kosmicznego w ramach pobytu w Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS-59), 22 marca 2019 3 grudnia 2018 roku o godzinie 6:32 ET (11:32 GMT) na pokładzie Sojuzu MS-11 Anne McClain wystartowała z kosmodromu Bajkonur w Kazachstanie do Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. W ramach misji Ekspedycja 58/59 McClain była inżynierem pokładowym, gdzie zastąpiła astronautkę NASA Serenę Auñón-Chancellor, która w ramach zmian personelu wystartowała wcześniej w ramach Ekspedycji 56/57.