Anna Leopoldovna est née le 7 décembre 1718 à Rostock. Elle était la fille du duc de Mecklembourg-Schwerin, Charles Léopold, et de la princesse Catherine Ivanovna, nièce de Pierre Ier. En 1731, après l'accession au trône d'Anna Ivanovna, celle-ci fit venir sa sœur et sa nièce, car elle avait besoin d'un héritier. L'impératrice espérait qu'en mariant Élisabeth, elle verrait naître un fils à sa nièce, à qui elle transmettrait le trône. Élisabeth se convertit au christianisme orthodoxe et reçut le nom d'Anna en l'honneur de sa tante.

En 1739, Anna épousa Anton Ulrich, fils du duc de Brunswick. L'année suivante, ils eurent un fils, Ivan. Le 7 octobre 1740, Anna Ivanovna désigna le nourrisson Ivan comme son héritier, et son favori, le duc E. I. Biron, devint régent. Cependant, Biron n'avait pas le soutien de la noblesse et des grands. Le feld-maréchal B. K. Minikh obtint le consentement d'Anna Leopoldovna pour arrêter Biron, et le 7 novembre 1740, il fut renversé. Le 9 novembre, un manifeste au nom d'Ivan VI fut publié, désignant sa mère comme régente.

Anna Leopoldovna cherchait à corriger les injustices du règne précédent. Elle ordonna à la Chancellerie secrète de fournir des informations sur les personnes exilées, et les enfants d'A. P. Volynsky ainsi que des membres des familles Golitsyn et Dolgorukov revinrent de l'exil. Les premières actions d'Anna promettaient un règne libéral, mais son comportement suscitait des commérages et sapait son autorité. En 1735, elle tomba amoureuse de l'envoyé saxon, le comte Karl Moritz Linart, qui acquit ensuite une influence considérable dans les affaires de l'empire. Les sujets le voyaient comme un nouveau favori étranger, semblable à Biron. Les diplomates étrangers notaient que la douceur du nouveau gouvernement était perçue comme une faiblesse. Le mécontentement à l'égard d'Anna Leopoldovna grandissait dans la société de la capitale et parmi la garde.

Dans la nuit du 24 au 25 novembre 1741, à la suite d'un coup d'État, Élisabeth Petrovna, fille de Pierre Ier, accéda au pouvoir. Anna Leopoldovna, Anton Ulrich et leurs enfants furent arrêtés. Anna fut séparée de son fils Ivan Antonovich, et la famille fut exilée dans le village de Kholmogory près d'Arkhangelsk, où ils eurent encore trois enfants. Anna Leopoldovna décéda le 7 mars 1746 des suites d'une fièvre puerpérale.