Смерть отца потрясла Анну так, что во время панихиды она чуть не сгорела: девушка так низко склонилась в молитве, что от стоявшей перед ней свечи загорелся ее траурный головной убор, который окружающим удалось тотчас сорвать с ее головы. После вступления на престол матери Анны, императрицы Екатерины I, брачное дело завертелось. 21 мая 1725 года мать устроила дочери пышную свадьбу в специально построенном в Летнем саду свадебном зале. Молодожены еще два года прожили при дворе Екатерины I, но как только она умерла весной 1727 года, жадный до власти Меншиков, ставший первым человеком при новом императоре Петре II, буквально вытолкал дочь Петра и ее мужа в Голштинию, в Киль, – нечего, мол, тянуть: подданные, верно, вашу светлость заждались, да и супругу желают лицезреть! Перед отъездом от Анны Петровны потребовали расписку в получении денег, положенных ей как приданое, но бумагу долго не принимали, потому что там стоял старый титул дочери Петра – «наследная принцесса Российская». Теперь она не считалась ни российской, ни принцессой, а так – отрезанным ломтем.
Молодые приехали в Киль… Жизнь Анны здесь не заладилась. Муж, такой веселый и галантный в Петербурге, дома стал другим: грубым, никчемным, склонным к гульбе и пьянству субъектом. С какими-то приятелями и девицами он часто отправлялся на пикники. Одиночество стало уделом беременной к тому времени герцогини Анны. Она, всю жизнь окруженная в семье Петра вниманием, любовью и заботой, не привыкла к такому обращению и стала писать жалобные письма домой, сестре Елизавете. Унтер-лейтенант русского флота С.И.Мордвинов вспоминал, что его радушно принимали при дворе Анны, и накануне своего отъезда из Киля он обедал с дочерью Петра в узком кругу, и она была «в печальном виде, а после стола, как я откланивался, с горестными слезами изволила мне вручить письмо к государю (Петру II. – Е.А. ) и к государыне цесаревне Елизавете Петровне и сестрице государевой Наталье Алексеевне и, пожаловав к руке, в слезах изволила идти в кабинет».
В письме, которое привез Мордвинов, было сказано: «Только ни один день не проходит, чтобы я не плакала по Вас, дорогая моя сестрица!» 10 февраля 1728 года у Анны родился сын Карл Петер Ульрих – тот самый наследник престола, которого предвидел его великий дед и который в декабре 1761 года станет императором Петром III. Но роды оказались трудными, двадцатилетняя герцогиня болела и 4 мая «горячкою преставилась».
Перед смертью Анна Петровна просила об одном – похоронить ее в России, в Петербурге, «подле батюшки». Последнюю волю герцогини могли и не исполнить – в России уже дули другие ветры. На престоле восседал сын царевича Алексея Петр II, окруженный «старомосковской партией». В начале 1728 года двор перебрался в Москву, и многим стало казаться, что это навсегда, что безумная петровская эпоха – сон, а город, им созданный, – мираж над болотом.