安娜是神圣罗马皇帝马克西米利安二世和西班牙公主玛丽亚的长女，她的父母是第一代堂兄妹。安娜在其外祖父神圣罗马帝国皇帝查理五世统治期间在西班牙出生，但她从四岁起就居住在维也纳。安娜被认为是她父亲最喜爱的孩子。据说，马克西米利安很喜欢和安娜玩耍和打赌，他还曾因安娜生病而推迟了一场会议。尽管她的父亲支持路德教，但安娜还是接受了天主教的教育。在马克西米利安二世充满文化气息的宫廷里，她学习了地理、历史、手工艺、音乐、狩猎艺术和写信。和父亲一样，她在语言方面也很有天赋，除了德语外，她还学习了拉丁语、意大利语，也许还学习了法语，并在母亲的明确要求下学习了西班牙语。作为神圣罗马帝国皇帝的长女，安娜是欧洲宫廷理想的结婚对象。她的父母认为，与西班牙联姻有利于加强奥地利和西班牙之间哈布斯堡家族的联系。起初，安娜考虑的对象是她舅舅西班牙国王费利佩二世的独子——阿斯图里亚斯亲王卡洛斯。但该计划随着卡洛斯于1568年去世而破灭。当费利佩的第三任妻子伊丽莎白也于1568年在分娩中去世后，与西班牙联姻的计划重新启动。此时费利佩成了有着两个幼女的鳏夫，他的前三任妻子分别是葡萄牙公主玛丽亚·曼努埃拉、英格兰女王玛丽一世和法国公主伊丽莎白·德·瓦卢瓦。