Pierwszą dużą imprezą w jej karierze były Igrzyska Olimpijskie w Salt Lake City w 2002 roku, gdzie w swoim najlepszym starcie, biegu na 30 stylem klasycznym zajęła 24. pozycję. Rok później, podczas Mistrzostw Świata w Val di Fiemme była siódma w biegu na 15 km klasykiem oraz jedenasta w biegu na 10 km tą samą techniką. W 2005 roku wystartowała na Mistrzostwach Świata w Oberstdorfie plasując się na dziewiętnastym miejscu na dystansie 30 stylem klasycznym.
Annmari Viljanmaa startowała także w zawodach FIS Marathon Cup. W zawodach tego cyklu kilkakrotnie stawała na podium, wygrywając dwukrotnie norweski maraton Birkebeinerrennet. W klasyfikacji generalnej najlepszy wynik uzyskała w sezonach 2005/2006, który ukończyła na szóstej pozycji. W 2006 roku zakończyła karierę.
Osiągnięcia Zimowe Igrzyska Olimpijskie 50px| Miejsce Dzień Rok Miejscowość Konkurencja Czas biegu Strata ZwyciężczyniDNF9 lutego2002 Salt Lake City15 km stylem dowolnym39:54.4 min - Stefania Belmondo37.12 lutego2002 Salt Lake City10 km stylem klasycznym28:05.6 min+2:46.2 min Bente Skari24.24 lutego2002 Salt Lake City30 km stylem klasycznym1:30:57.1 h+9:50.8 min Gabriella Paruzzi