Годы вынужденного затворничества не могли не сказаться на её характере. Она и раньше удивляла современников серьёзностью и сосредоточенностью. По отзыву французского посланника маркиза И.-Ж. де ла Шетарди, Екатерине Ивановне даже пришлось «прибегать к строгости против своей дочери, когда та была ребенком, чтобы победить в ней дикость и заставить являться в обществе». Теперь же Анна сделалась ещё более замкнутой и нелюдимой. Свободное время она посвящала чтению французских и немецких книг. Шумных компаний не любила, и общество, состоявшее более чем из четырёх-пяти человек, её тяготило. Многим Анна казалась надменной и высокомерной, но на самом деле она была мягкой и доброй девушкой. Такая жизнь продолжалась четыре года.
Антон-Ульрих, герцог Брауншвейг-Люнебургский. Гравюра И.М. Бернигерота. 1750-е гг.
Видя, что Анна не обращает никакого внимания на будущего мужа, ситуацией попытался воспользоваться Бирон. Он предложил принцессе выйти замуж за своего сына Петра, но та отказала. Наконец, в конце июня 1739 года австрийский посланник от имени Антона-Ульриха официально попросил у императрицы руки её племянницы и получил согласие. 1 июля состоялось обручение. Присутствовавшая на церемонии жена английского резидента леди Рондо отмечала, что жених выглядел, «как жертва», а невеста обливалась слезами. Через день молодые обвенчались в церкви Рождества Богородицы, стоявшей на месте нынешнего Казанского собора.
Когда у супружеской четы родился первенец Иван, императрица успокоилась: престол оставался в руках её ближайших родственников – старшей романовской линии. Она назначила младенца наследником, а регентом до его совершеннолетия – Бирона. Получив после смерти Анны Иоанновны неограниченную власть, фаворит повёл себя нагло и вызывающе. Антона-Ульриха он вообще ни во что не ставил, считая его главной задачей рождение детей. Отец императора попытался было организовать заговор, но дело мгновенно раскрылось. В присутствии высших чинов империи Бирон кричал на герцога, угрожая ему дуэлью, а А.И. Ушаков называл мальчишкой и обещал расправиться как с государственным преступником. Антон-Ульрих растерялся и лишь мямлил что-то в своё оправдание. Его уволили со всех должностей и посадили под домашний арест.
Но Бирона всё-таки свергли. Осуществил это его бывший соратник фельдмаршал Б.-Х. Миних. В ночь на 9 ноября 1740 года вчерашний временщик был арестован и после скорого суда отправлен в сибирский город Пелым (Елизавета Петровна смягчила условия его ссылки, переведя в Ярославль, а Екатерина II и вовсе вернула Бирону курляндский престол). Сразу же после стремительных событий ноябрьской ночи войска, собранные у Зимнего дворца, принесли присягу «благоверной государыне правительнице великой княгине Анне всея России».
