Op 23 april 1600 huwde ze in de Dom van Graz met haar neef Ferdinand (1578-1637), aartshertog van Binnen-Oostenrijk. Het huwelijk diende om de alliantie tussen het Huis Habsburg en het Huis Wittelsbach te herbevestigen. Maria Anna hield zich niet bezig met politieke zaken en bleef in de schaduw van haar echtgenoot.
In maart 1616 stierf Maria Anna op 42-jarige leeftijd, drie jaar voor haar echtgenoot tot keizer van het Heilige Roomse Rijk werd gekroond.
Ze werd bijgezet in het mausoleum van keizer Ferdinand II, dat zich naast de Dom van Graz bevindt.
Nakomelingen
Maria Anna en Ferdinand kregen zeven kinderen:
Christina (1601-1601)
Karel (1603-1603)
Johan Karel (1605-1619)
Ferdinand III (1608-1657), keizer van het Heilige Roomse Rijk