Figlia dell'imperatore Carlo VI d'Asburgo e di Elisabetta Cristina di Brunswick-Wolfenbüttel, Maria Anna nacque a Vienna il 18 settembre 1718.
Fu allevata alla corte di Vienna dai genitori insieme alla sorella maggiore Maria Teresa.
Quando Maria Teresa sposò Francesco Stefano di Lorena, Maria Anna si innamorò del fratello di quest'ultimo, Carlo Alessandro di Lorena, ma il padre di oppose al matrimonio.
Alla morte di Carlo VI, Maria Anna sposò Carlo Alessandro (7 gennaio 1744) con il consenso della sorella e agli sposi fu affidato il governo dei Paesi Bassi austriaci.
Maria Anna morì il 16 dicembre 1744 per le conseguenze del parto di un bambino nato morto, il marito che in quel momento era in guerra non si risposò mai.