Австрийской Анну называли из-за ее принадлежности к династии Габсбургов, происходивших из Австрии. На самом же деле Анна была дочерью испанского короля Филиппа III и носила титул инфанты. В 1615 году она уехала во Францию, где обвенчалась с Людовиком XIII — своим троюродным братом. Супругам было по 14 лет. Их ранний брак стал дипломатическим актом, призванным улучшить отношения между соседними державами. Перед свадьбой даже была проведена демаркация границы. Юная инфанта настояла на том, чтобы супругу досталось несколько спорных десятин земли в Пиренеях.
Брак Анны и Людовика носил двойной характер. Вместе с ними свадьбу играли сестра короля Елизавета и брат инфанты Филипп (будущий Филипп IV). Торжественный обмен принцессами прошел на пограничной реке Бидасоа. После короткой встречи Анны и Елизаветы каждая из них отправилась на новую для себя родину.
На момент свадьбы юный Людовик все еще находился в ежовых рукавицах своей регентши-матери Марии Медичи. В дальнейшем свекровь всячески препятствовала сближению супругов, так как боялась потерять собственное влияние на сына. Анне же потребовалось время, чтобы привыкнуть ко французскому двору. Ей предстояло предупреждать конфликты между Испанией и Францией. Для этого на постоянной связи с инфантой (а теперь и королевой) были доверенные послы, отвечавшие перед Мадридом и Веной.
Приехав в Париж, Анна еще не знала французского языка. Некоторое время ее общение с супругом ограничивалось двумя протокольными встречами в день. Сближение молодоженов произошло во время недолгого пребывания Марии Медичи в Блуа, когда Людовик удалил мать из Парижа и попытался взять власть в свои руки. В 1619 году произошло их примирение. Зато отношения королевы-матери и королевы заметно испортились. Анна привыкла к положению единоличной королевы, а ее свекровь не желала лишаться старшинства. Людовик отдавал предпочтение жене, оставляя ее регентшей в столице на время своих отлучек в походах против гугенотов.
Тем временем двор продолжал ждать появления наследника. Но у Анны случилось четыре выкидыша. После второй неудачной беременности отношения между супругами значительно охладились. Тогда же начали распространяться слухи о неподобающих отношениях королевы, сблизившейся с англичанином Джорджем Вильерсом, герцогом Бекингемом. На одном из балов Анна подарила ему ленту с подвесками — этот эпизод попал в роман Александра Дюма «Три мушкетера».
Еще с прибытием инфанты во Францию, Мария Медичи сделала ее духовником кардинала Ришелье. В 1624 году он стал первым министром Франции. Анна ненавидела Ришелье. Точно так же к нему относилась королева-мать. Мария Медичи, однако, окончательно проиграла придворную борьбу, когда в 1630-м в «день одураченных» лишилась всего своего влияния. Вскоре она покинула страну. Изгнанная королева-мать тайно поддерживала связь со своей снохой. Однажды агенты Ришелье перехватили письма — Людовик был в гневе.
В 1638 году Анна наконец родила дофина — будущего Людовика XIV (затем на свет появился Филипп I Орлеанский). Королева моментально избавилась от репутации изменницы и интриганки — теперь никто не мог оспорить значимости ее положения. Правда, семейная жизнь четы все равно не устроилась. Людовик проводил почти все время в походах (в разгаре была Тридцатилетняя война). Маленький дофин с трудом узнавал своего венценосного отца.
Решилье и король умерли с перерывом в несколько месяцев. В своем завещании Людовик сделал Анну регентшей при малолетнем сыне. 14 мая 1643 года Анна осталась вдовой. Ей предстояло править совместно с Джулио Мазарини, назначенным новым Первым министром.
Самым серьезным испытанием для королевы-регентши стала Фронда — смута, охватившая страну в 1649 — 1653 гг. Анна столкнулась с оппозицией в парламенте, надеявшейся на повторение во Франции сценария Английской революции. Сначала к борьбе против врагов короны подключился герой Тридцатилетней войны принц Конде, однако затем он и сам разорвал отношения с регентским тандемом. Войны Фронды сильно повлияли на сына Анны. Людовик XIV вырос убежденным сторонником абсолютной монархии. В 1661 году, после смерти Мазарини, он начал править самостоятельно. Тогда же Анна покинула Королевский совет и перестала влиять на решения сына. Она удалилась аббатство Валь-де-Грас, где и умерла в возрасте 64 лет 20 января 1666 года.