Никого Елизавета не любила так сильно, как свою сестру Анну. Подобно младшей из двух сестер, чья красота и веселый нрав вдохновляли на восторженные описания, старшая также не была обделена вниманием восхищенных почитателей. «Не думаю, что в Европе есть принцесса, способная соперничать с принцессой Анной в ее царственной красоте, – писал барон Мардефельд, прусский посол, находившийся в Санкт-Петербурге. – У нее черные волосы, но кожа ее отличается яркой, почти неестественной белизной. Черты ее лица так совершенны, что самый талантливый художник, оценивая их по строгим классическим стандартам, пришел бы в восторг. Даже когда она молчит, в ее больших, прекрасных глазах отражается вся доброта и щедрость ее души. В ее поведении нет притворства и жеманности, чаще она бывает серьезной, нежели веселой. С юных лет она старалась развивать свой ум <…> она в совершенстве владеет французским и немецким».
Анна прожила намного меньше, чем Елизавета. В семнадцать она вышла за Карла Фридриха, герцога Гольштейнского, молодого человека с хорошими перспективами и скромными возможностями. Он был единственным сыном Гедвиги Софии, сестры легендарного шведского короля Карла XII, и Фридриха VI, герцога Гольштейна, погибшего в сражении с армией короля Карла. Получив образование в Швеции, он имел все основания полагать, что его бездетный дядя Карл XII сделает его своим наследником. Когда Карл умер и Фредерик, принц Гессенский, получил шведский трон, отвергнутый девятнадцатилетний Карл Фридрих уехал в Санкт-Петербург просить защиты у Петра Великого. Царь принял герцога, претендовавшего на шведскую корону и служившего полезным орудием в политической игре.
Герцог, чьи амбиции значительно превосходили возможности, вскоре после приезда в Россию стал добиваться руки одной из дочерей императора. Петр был против подобного брачного союза, но его жене Екатерине герцог понравился, и она убедила свою дочь Анну, что он являлся хорошей партией. Царевна уступила уговорам, и было принято решение объявить об их помолвке.
В январе 1725 года Петр Великий слег и уже не смог справиться с болезнью. На смертном одре он очнулся от бреда и закричал: «Где моя маленькая Анна? Я должен увидеть ее!» Привели его дочь, но прежде чем она успела войти в комнату отца, тот снова впал в беспамятство и больше не приходил в себя. Помолвку и свадьбу отложили, но ненадолго. 21 мая 1725 года Анна вышла замуж за герцога.
Во время короткого правления матери Анна и ее муж жили в Санкт-Петербурге. Когда Екатерина умерла в 1727 году, герцог и его жена покинули Россию и отправились в Гольштейн. Анна сожалела, что ей пришлось покинуть сестру Елизавету, но она была рада тому, что забеременела. 21 февраля 1728 года через шесть месяцев после прибытия в Гольштейн она родила сына, которого на следующий день крестили в лютеранской церкви в Киле. Ребенка нарекли Карлом Петером Ульрихом, все три имени указывали на его происхождение: «Карл» – в честь его отца, а также его великого дяди Карла XII; «Петр» – в честь его дедушки Петра Великого; а «Ульрих» – в честь Ульрики, правящей королевы Швеции.
Пока Анна приходила в себя после родов, в честь нового принца был дан бал. На дворе стоял февраль, но, несмотря на сырость и мороз, счастливая девятнадцатилетняя мать настояла на том, что будет у открытого окна наблюдать за фейерверком, который устроили после бала. Когда придворные дамы запротестовали, она рассмеялась и сказала: «Не забывайте, что я – русская и привыкла к подобному климату». Однако Анна подхватила простуду, которая привела к осложнению туберкулезом, и через три месяца после рождения сына она умерла. В своем завещании Анна просила похоронить ее рядом с отцом, и вскоре прибыл русский фрегат, чтобы отвезти ее тело через Балтийское море в Санкт-Петербург.