В младенческом возрасте вместе со своими братьями Кристианом и Карлом Анна Мария была вывезена в Швецию из-за угрожавшей Мекленбургу войны, а затем оказалась в Дании у вдовствующей королевы Софии, урождённой герцогини Мекленбургской. С 1629 года Анна Мария воспитывалась вдовствующей курфюрстиной Гедвигой Датской во дворце Лихтенбург близ Преттина. После смерти Гедвиги Анна Мария вернулась в Шверин в 1642 году. Поскольку её мать умерла ещё в 1634 году, Анна Мария знала только отца. На смертном одре отец назвал её своим самым любимым ребёнком, что подтверждает сердечность их переписки. После замужества Анна Мария покинула Шверин и побывала в нём ещё только один раз в 1651 году, чтобы повидаться с отцом. Вместе с супругом Анна Мария проживала в резиденции Магдебургского архиепископства в Галле. После разрушения в войну прежней архиепископской резиденции Морицбург они переехали в возведённый при кардиналеАльбрехте Бранденбургском под университет архитектурный комплекс рядом с собором, который с этого момента стал называть Новой резиденцией. Анна Мария была похоронена в церкви дворца Новый Августенбург в Вайсенфельсе.
Dirk Schleinert: Anna Maria von Mecklenburg (1627—1669) und August von Sachsen (1614—1680) und die Begründung des Hauses Sachsen-Weißenfels. Dynastische Beziehungen zwischen Mecklenburg und Kursachsen im 17. Jahrhundert. In: Mecklenburgische Jahrbücher 123. Jg. (2008), S. 123—157.
Klaus Gondermann: Die Mitglieder der Fruchtbringenden Gesellschaft 1617—1650: 527 Biographien. Leipzig 1985.
300 Jahre Schloß Neu-Augustusburg, 1660—1694 : Residenz der Herzöge von Sachsen-Weißenfels. Festschrift. Weißenfels 1994.
Johann Christoph Dreyhaupt: Beschreibung des … Saal-Creyses, insonderheit der Städte Halle. Halle 1749/1751 (d.i. «Dreyhaupt-Chronik»).