En 1739 casou con Antonio Ulrich (1714 - 1776), fillo de Fernando Alberto, duque de Brunswick-Wolfenbüttel. A 5 de outubro de 1740 a emperatriz Ana adoptou como o seu fillo o recentemente nado Iván e proclamou herdeiro ao trono ruso. Algúns días logo desta proclamación a emperatriz faleceu (28 de outubro 1740), deixando instrucións acerca da sucesión, e designando o seu favorito Ernst Biron, duque de Courland, como rexente. Biron, con todo, fíxose nunha persoa detestada polo pobo ruso, e Ana Leopoldovna tivo pouca dificultade a destrona-lo (8 de novembro de 1740). Asumiu entón a rexencia, e tomou o título de Gran Duquesa, pero sabendo pouco do carácter da xente con quen ela tería que lidar, e aínda menos das convencións e da política de goberno ruso, acabando por levar rapidamente a querelas cos seus partidarios principais.