Родилась 7 декабря 1718 г. в Ростоке. Дочь герцога Мекленбург-Шверинского Карла Леопольда и царевны Екатерины Ивановны, племянницы Петра I. В 1731 г. после восшествия на престол Анна Ивановна затребовала к себе сестру и племянницу. Новая императрица не имела официальных детей, ей нужен был наследник. Анна Ивановна надеялась, что, выдав Елизавету замуж за достойного жениха, дождётся рождения у племянницы сына и уже к ему передаст престол. Елизавета I перешла из лютеранства в православие и получила новое имя — Анна, в честь своей венценосной тётки.
В 1739 г. состоялась её свадьба с сыном герцога Брауншвейгского Антоном Ульрихом. На следующий год у молодой четы родился сын, наречённый при крещении Иваном в честь деда. 7 октября 1740 г., незадолго до смерти, Анна Ивановна подписала манифест о назначении младенца Ивана своим наследником. Регентом при малолетнем императоре становился её фаворит герцог Э. И. Бирон. Однако регент не обладал реальной опорой ни среди русского дворянства, ни в кругу вельмож-иностранцев. Фельдмаршал Б. К. Миних получил у Анны Леопольдовны согласие на арест Бирона. Ночью 7 ноября 1740 г. регента свергли. 9 ноября 1740 г. был обнародован манифест от имени Ивана VI (1740—1764). Его мать назначалась правительницей вместо Бирона. Анна Леопольдовна искренне желала исправить случаи несправедливости, допущенной при прежнем царствовании. Тайной канцелярии приказано было подать на высочайшее имя все сведения о людях, сосланных в годы правления покойной императрицы. Вернулись из ссылки дети А. П. Волынского, уцелевшие члены семей Голицыных и Долгоруких. Первые шаги Анны обещали либеральное правление. Но её поведение давало повод к многочисленным сплетням и роняло авторитет власти. Ещё в 1735 г. 17-летняя принцесса встретила при дворе саксонского посланника графа Карла Морица Линара и полюбила его. Теперь Линар приобрёл огромное влияние на дела империи. В глазах подданных он мало чем отличался от Бирона: один фаворит-иноземец сменил другого — только и всего. Иностранные дипломаты подчёркивали, что мягкость нового правительства воспринимается в народе как слабость. Бессилие регентской власти стало причиной крайнего недовольства Анной Леопольдовной в столичном обществе и гвардейской среде. В ночь с 24 на 25 ноября 1741 г. в результате государственного переворота к власти пришла дочь Петра I — Елизавета Петровна. Анна Леопольдовна, Антон Ульрих и их дети были взяты под стражу. Бывшую правительницу навсегда разлучили с её первенцем Иваном Антоновичем. Семью сослали в село Холмогоры под Архангельском. Там у супругов родилось ещё трое детей. Скончалась 7 марта 1746 г. от родильной горячки.
