Anna Šarlota se narodila na zámku Lunéville, protože lotrinské hlavní město Nancy bylo okupované francouzskými vojáky Ludvíka XIV. kvůli válce o španělské dědictví. Jméno Šarlota dostala po matce. V době jejího narození byli z deseti sourozenců nažiju už jen tři bratři a sestra: Leopold Klement, od smrti bratra Ludvíka v roce 1711 dědic vévodství; František Štěpán narozený v roce 1708; Alžběta Tereza narozená v roce 1711; a Karel Alexandr narozený v roce 1712. V roce 1715 její matka porodila dceru, která zemřela krátce po narození a v roce 1716 další dceru, která zemřela v dětství.