В 1725 году отец Анны Шарлотты, Леопольд I, предпринял попытку выдать дочь замуж за короля Франции Людовика XV, которому на тот момент было всего Шаблон:S Но тогдашний премьер-министр, принц кровиКонде, яростно сопротивлялся этому союзу. Он настоял на женитьбе Людовика XV на дочери бывшего польского короля — Марии Лещинской. Родители Анны Шарлотты были оскорблены тем, что королевой стала полька, а не француженка.
В 1726 году овдовел Людовик де Бурбон герцог Орлеанский — его жена умерла вскоре после родов. Семья Анны Шарлоты снова пыталась выдать дочь за герцога, но герцог отказался от всех предложений женитьбы, последнее из которых было в 1729 году, когда Анне было Шаблон:S В этом же году умер её отец, и Анна Шарлотта поехала со своей матерью, вдовствующей герцогиней Орлеана в Вену. Несмотря на предложения о браке, Анна не вышла замуж и стала настоятельницей престижного Ремирмонского аббатства (10 мая 1738 года).
В 1744 году умерла её мать — вдовствующая герцогиня Лотарингская Елизавета Шарлотта Бурбон-Орлеанская — и Анна Шарлотта снова отправилась в Вену, откуда вместе с императорской семьёй ездила на коронацию своего брата Франца во Франкфурте 4 октября 1745 года, в день Святого Франциска. Настоятельнице Ремирмонского аббатства на это время были предоставлены апартаменты во дворце Шёнбрунн.
В 1754 году Анна Шарлотта стала в Бельгии светской настоятельницей благородных девиц в Сен-Водру в Монсе. В Брюсселе она пользовалась большим влиянием в обществе. В 1763 году она была назначена в качестве коадъютора аббатства Эссен и Торна.
С апреля по сентябрь 1770 года Анна Шарлотта последний раз находилась в Вене.
Умерла 7 ноября 1773 года в Монсе, ныне Бельгия. Была похоронена в Герцогском склепе церкви кордельеров в Нанси.
