Była najmłodszą córką Jana III Wazy i Katarzyny Jagiellonki, dorastającą w początkach swojego życia w Szwecji. Matka wychowywała ją w wierze katolickiej, ale Anna około roku 1580 przeszła na luteranizm. Uzyskała staranne wykształcenie, interesowała się zwłaszcza zielarstwem i ziołolecznictwem.Od śmierci matki w 1583 była dla brata Zygmunta najbliższą osobą.