Дочь Петра Первого и Екатерины Алексевны царевна Анна Петровна вышла замуж 21 мая по старому стилю (1 июня) 1725 года за Карла-Фридриха, герцога Шлезвиг-Гольштейн-Готторпского, уехала с мужем в Голштинию.
Анна была второй дочерью Петра и Екатерины. Так же, как и её старшая сестра Екатерина скончавшаяся в младенчестве, и младшая сестра Елизавета — будущая императрица Елизавета Петровна, Анна была внебрачным ребёнком. Законной дочерью царя она была признана только после заключения брака между Петром и Екатериной в 1713 году. "Родословная книга российского дворянства" говорит, что Анна и Елизавета были "объявлены царевнами", т.е. признаны дочерьми Петра I, 6 (17) марта 1711 г.
В 1711 году, по случаю официального провозглашения её царевной, царь Пётр Великий передал в собственность Анны обширный участок земли в Санкт-Петербурге, границы которого простирались вдоль Фонтанки от нынешнего дома № 28 и почти до Аничкова моста, а к востоку — до старой московской дороги. В 1710-х годах для Анны вблизи Екатерингофа была построена загородная усадьба Анненгоф.
После принятия Петром I титула императора, его дочери Анна и Елизавета с 23 декабря 1721 (3 января 1722) года стали титуловаться "цесаревнами". В 1720 году в Россию приехал будущий супруг Анны герцог Карл Фридрих Гольштейн-Готторпский, надеявшийся при помощи Петра I возвратить себе отошедший Дании Шлезвиг. Этим надеждам не суждено было оправдаться, но герцог получил надежду жениться на дочери императора.
В мае 1724 года благодаря хлопотам голштинского министра графа Г. Ф. Бассевича Пётр дал согласие на брак Анны с Карлом Фридрихом. В конце ноября того же года был подписан брачный договор, согласно которому Анна Петровна сохраняла православное вероисповедание и могла воспитывать в православии рождённых в браке дочерей, тогда как сыновья должны были быть воспитаны в вере отца. Анна и её муж отказывались от возможности претендовать на российскую корону, но договор имел секретную статью, по которой Петр оставлял за собой право провозгласить наследником сына от их брака.
Через два месяца после подписания брачного контракта император скончался. Существует легенда, что Пётр, очень любивший Анну, в последние дни своей жизни хотел передать престол именно ей, но не успел этого сделать. На престол взошла мать Анны — императрица Екатерина I. Уже в её царствование совершилось бракосочетание герцога с Анной Петровной — 21 мая (1 июня) 1725 года, в Троицкой церкви на Петербургской стороне.
10 (21) февраля 1728 года в Киле Анна родила сына Карла Петера Ульриха, впоследствии ставшего российским императором Петром III. Вскоре после рождения Петра герцогиня Анна скончалась. Причина её смерти достоверно неизвестна. "Санкт-Петербургские ведомости" сообщили, что Анна "горячкою преставилась".
Перед смертью Анна изъявила желание быть похороненной в Петербурге, в Петропавловском соборе, рядом с могилой отца, что и было исполнено 12 (23) ноября 1728 года. В память Анны Петровны в 1735 году её супруг учредил Орден Святой Анны, ставший при императоре Павле в 1797 году государственной наградой Российской империи.
