Am 18. September 1718 wurde Erzherzogin Maria Anna in Wien geboren. Sie war die jüngere Schwester von Maria Theresia. Am Hof hatte man auf einen männlichen Nachkommen gehofft, was sich jedoch in dieser Generation nicht erfüllte. Die Eltern Maria Annas und Maria Theresias, Kaiser Karl VI. und Elisabeth Christine von Braunschweig-Wolfenbüttel, hatten nur einen einzigen Sohn, Leopold, welcher aber wenige Monate nach seiner Geburt im Jahre 1716 verstarb. Ihre Erziehung genoss Maria Anna zusammen mit ihrer Schwester Maria Theresia am kaiserlichen Hof in Wien.
Maria Anna wollte Karl Alexander von Lothringen heiraten, den jüngeren Bruder des Gatten ihrer Schwester, Franz I. Stephan von Lothringen. Vorerst wurde ihr dieser Wunsch nicht gewährt, da Karl Alexander in den Augen ihres Vaters zu unbedeutend war. Erst nach dem Tod Karls im Jahre 1740 erhielt sie von seiner Nachfolgerin Maria Theresia die Erlaubnis, Karl Alexander zu ehelichen. Nach der Hochzeit am 7. Januar 1744 übernahm das Paar in Brüssel das Statthalteramt der Niederlande, da Karls Schwester Maria Elisabeth, welche bislang das Amt inne hatte, verstorben war. Am 16. Dezember 1744 gebar Maria Anna ein totes Kind. Sie selber starb wenige Stunden nach der Geburt. Mutter und Kind wurden zunächst im Dom zu Brüssel beigesetzt, später aber auf Wunsch Maria Theresias nach Wien gebracht und in der Kaisergruft bestattet.