Maria Anna Josepha Antonia s-a născut pe 6 octombrie 1738 la Palatul Hofburg din Viena și a fost cel de-al doilea copil al lui Francisc I și al împărătesei Mariei Terezia. Fiind cea mai mare dintre fiicele supraviețuitoare ale împărătesei, a fost moștenitoare prezumtivă a imperiului până la nașterea fratelui mai mic, Iosif, viitorul împărat Iosif al II-lea.
Arhiducesa a primit educația obișnuită pentru rangul ei, i-au fost încurajate talentele, dar, din păcate, a fost copilul cel mai puțin respectat și iubit de Maria Terezia, fratele mai mic, Iosif, și surorile Maria Elisabeta și Maria Christina primind toată atenția și grija mamei.
Maria Anna era extrem de inteligentă, dar avea un handicap fizic. De mică avusese o sănătate fragilă, iar starea ei s-a înrăutățit din cauza camerelor friguroase și reci ale Palatului Hofburg. În 1757, s-a îmbolnăvit de pneumonie și boala i-a fost aproape fatală, determinând-o pe Maria Terezia să cheme preotul pentru a-i da ultima împărtășanie. Totuși, arhiducesa a supraviețuit, dar capacitatea ei de respirație a rămas permanent deteriorată și a dezvoltat, în plus, mai multe probleme ale coloanei vertebrale, inclusiv o cifoză vizibilă. Copila a fost foarte apropiată de Francisc I, a devenit copilul lui preferat, a împărtășit interesul acestuia pentru știință și au efectuat împreună experimente de chimie și fizică. În ciuda faptului că era invalidă, Maria Anna a jucat deseori roluri importante în evenimente majore ale statului, inclusiv în calitate de nașă a surorii mai mici, Maria Antoaneta.
În iulie 1765, întreaga familie imperială a călătorit la Innsbruck pentru nunta celui de-al doilea fiu al familiei imperiale, Leopold. S-au oprit în Klagenfurt, unde Maria Anna a vizitat mica mănăstire care aparținea Ordinului Sfintei Elisabeta, înființată în 1710, iar întâlnirea cu surorile catolice avea să fie decisivă pentru viața ei. Arhiducesa a fost entuziasmată de lumea monahală, mai ales pentru că maicilor nu le păsa de înfățișarea ei fizică.
Moartea împăratului Francisc I pe 18 august 1765 a fost o lovitură devastatoare pentru arhiducesă. Pentru că mama ei nu i-a putut găsi un soț de rang regal, în 1766 Maria Anna a fost numită stareță la Frauenstift, mănăstirea imperială pentru doamne nobile din Praga, cu promisiunea că va primi 80.000 de florini pe an. În ciuda opoziției mamei, arhiducesa a decis să renunțe la poziția de la Praga și a devenit stareță la Klagenfurt, o mănăstire mai mică. În 1771, arhitectul Nicolò Pacassi a construit un palat în apropiere, iar clădirea a devenit reședință ei oficială.
Înainte de mutarea definitivă la Klagenfurt, arhiducesa a finalizat aranjarea colecției de monede a tatălui ei, care a fost apoi oferită Muzeului de Istorie Naturală din Viena, și și-a întemeiat propria colecție de minerale și insecte. A finanțat proiecte sociale, săpături arheologice, dar și creațiile unor artiști și oameni de știință. Maria Anna a scris și o carte despre cariera politică a împărătesei Maria Terezia, a fost numită membră de onoare a Academiei de Arte Frumoase din Viena și a fost aleasă membră a Accademiei di Belle Arti di Firenze.
În ciuda talentelor și inteligenței sale, arhiducesa nu a fost apreciată de înalta societate, pentru că interesele ei pentru lumea academică erau considerate inadecvate pentru rangul pe care îl avea, dar a fost foarte respectată în lumea științei și a artei.
Împărăteasa Maria Terezia a murit pe 29 noiembrie 1780 și patru luni mai târziu Maria Anna a luat decizia de a se muta definitiv la Klagenfurt. A dezvoltat o prietenie profundă cu Xaveria Gasser, stareța abației, și, datorită sprijinului ei financiar generos, spitalul mănăstirii a fost extins, iar medicul ei personal a primit misiunea de a îngriji pacienții internați în instituție.
Printre prietenii care i-au fost alături în următorii ani s-au numărat călugărițe, artiști, oameni de știință și nobili, inclusiv industriașul Maximilian Thaddäus von Egger. În această perioadă, Maria Anna s-a dedicat intereselor științifice, și-a descoperit pasiunea pentru arheologie, a donat 30.000 de florini pentru șantierul din Zollfeld și a participat ea însăși la săpături. A fost foarte apropiată de sora ei mai mică, Maria Elisabeta, cele două trăind în aceeași mănăstire până la sfârșitul zilelor.
Din iarna anului 1788, sănătatea arhiducesei a început să se deterioreze. Capacitatea ei de respirație s-a înrăutățit și cu greu se mai putea deplasa fără un scaun cu rotile. A murit pe 19 noiembrie 1789, în prezența celor mai apropiați prieteni, și și-a lăsat întreaga moștenire, în valoare de peste 150.000 de guldeni, mănăstirii din Klagenfurt.
