Annette O'Toole, nata Annette Toole (Houston, 1º aprile 1952), è un'attrice statunitense.

Nasce a Houston come Annette Toole da Dorothy Geraldine Niland e William West Toole Junior. Sua madre insegnava danza, che anche lei ha cominciato a praticare all'età di tre anni; inizia a prendere lezioni di recitazione a 13 anni, quando la sua famiglia si trasferisce a Los Angeles. A 15 anni ottiene una piccola parte nella serie This Is the Life. Seguono, fino al 1977, diverse apparizioni in numerosi telefilm.

Il suo primo ruolo nel cinema è quello nel film Smile (1975). Compare poi in altre pellicole come Foolin' Around (1980), Stand By Your Man (1981), 48 ore (1982), Il bacio della pantera (1982). Nel 1983 interpreta Lana Lang in Superman III. Nel 1985 recita al fianco di Barry Manilow nel film TV della CBS Copacabana e in Un ponte per Terabithia. Nella commedia romantica Prendi il mio cuore (1987) ha il ruolo da protagonista.

Nel 1990 recita in due miniserie della ABC: It, tratta dal romanzo di Stephen King, e The Kennedys, nella quale interpreta Rose Fitzgerald Kennedy. Per quest'ultimo ruolo ottiene un Primetime Emmy Award. Nel 1993 è Ellen Wells in Desperate Justice; nel 1996 ha un ruolo ricorrente in Nash Bridges e nel 2000 è la protagonista della serie televisiva The Huntress.

Annette O'Toole insieme al marito Michael McKean durante una performance musicale nel 2016.

A ottobre 2001 torna nell'universo di Superman interpretando Martha Kent, madre adottiva di Clark Kent, nella serie televisiva Smallville, dove rimane come personaggio del cast principale fino alla sesta stagione[1].

A novembre 2010 è Veronica, una donna di mezza età affetta da Alzheimer, nella terza stagione di Lie to Me.

Nel 2019 interpreta il ruolo di Hope McCrea, sindaco della piccola cittadina Virgin River, nel nord della California, in cui è ambientata l'omonima serie televisiva.