Sie heiratete am 8. Juni 1589 in Kassel Graf Ludwig II. von Nassau-Weilburg (1565–1627), der Anna Maria während seiner Grand Tour kennenlernte und dabei bei Anna Marias Vater und ihrem Onkel Ludwig wohlwollend aufgenommen wurde. Im Jahr 1590 war das Paar zu Ludwigs Vater Albrecht nach Ottweiler gezogen und im Jahr 1593 übernahm Ludwig die Regierung in Nassau-Weilburg.
Anna Maria machte sich um die Armenfürsorge verdient und richtete eine Hofapotheke ein.
1626 floh Anna Maria vor der Pest aus Saarbrücken nach Neunkirchen, wo sie jedoch daran verstarb. Bestattet ist Anna Maria in der Gruft der Stiftskirche Sankt Arnual in Saarbrücken, in der sie für drei ihrer Kinder einige Jahre zuvor ein beeindruckendes Grabmal errichten ließ, in welchem später auch ihr Grabmal eingefügt wurde.
Nachkommen
Anna Maria hatte aus ihrer Ehe folgende vierzehn Kinder:
↑Edith Schlieper: Das frühste Kirchenbuch der Altstadt Kassel, 1565–1598. Hrsg.: Verein für hessische Geschichte und Landeskunde e.V. Kassel 1988, ISBN 3-925333-13-4, S. 21.