Anne Tonay Carlsen er spesialist i indremedisin, og i pågående grenspesialisering innenfor hematologi (blodsykdommer). Hun er siden 2020 en del av det tverrfaglige teamet ved Aleris Kreftsenter. 

I perioden 2017-2018 arbeidet hun på Rikshospitalet, og var samtidig ansatt ved Oslo myelomatosesenter, der hun opparbeidet seg dyptgående kunnskap omkring benmargskreft (myelomatose). I tillegg har hun bred erfaring både med øvrige hematologiske sykdommer og indremedisinske problemstillinger.

Hun jobber også som overlege i hematologi ved Bærum sykehus fra 2019, og har tidligere jobbet ved Kongsberg Sykehus og OUS Rikshospitalet og Radiumhospitalet.