Отец Анны-Марии Луизы достаточно долго выбирал достойного мужа своей дочери. В качестве возможных претендентов рассматривались отпрыски испанских, португальских и французских королевских династий. В конце концов император Священной Римской империи Леопольд I предложил в качестве возможного претендента на руку и сердце наследницы Медичи Иоганна Вильгельма, курфюрста Пфальца. 29 апреля 1691 г. в отсутствие молодых людей на основании доверенности был заключен брак. Сохранилось описание внешности новобрачной. Высокая, стройная, с большими выразительными глазами, придающими лицу девушки невероятное очарование, Анна-Мария была весьма недурна собой. К этому следует добавить маленький рот, полные губы, прекрасные зубы и роскошные волосы, завершающие облик новобрачной.
6 мая 1691 г. в сопровождении младшего брата, последнего герцога Тосканского Джона Гастона, она отправилась на встречу с мужем в Дюссельдорф. Брачный союз оказался на редкость удачным. Уже в 1692 г. Анна-Мария забеременела. Однако ребенку так и не суждено было появиться на свет. Иоганн Вильгельм страдал сифилисом, который передался и Анне-Марии Луизе. В результате перенесенной болезни беременность закончилась выкидышем, и в дальнейшем супруги лишились возможности иметь детей. Испытывая чувство вины перед супругой, Иоганн Вильгельм сделал все для того, чтобы их брак был счастливым. Анна-Мария Луиза получила возможность наслаждаться музыкой, великолепными балами, спектаклями, где специально для нее игрались пьесы Мольера.
Козимо III Тосканский в последние годы своей жизни делал все возможное, чтобы сохранить род Медичи во Флоренции. Видя угасание рода, Козимо пытался провести закон, дающий право его дочери в отсутствие наследников по мужской линии занять его место. Для того чтобы добиться предлагаемого изменения в законопроекте, Козимо активно искал союзников среди европейских государств. К несчастью, все его усилия были напрасны.
В 1716 г. Анна-Мария Луиза возвратилась во Флоренцию после кончины мужа. Здесь она жила уединенной жизнью, в то время как вся власть оказалась сосредоточенной в руках ее брата, Джона Гастона, предпочитавшего более всего в своей жизни поесть и напиться, при этом мало заботясь о своем внешнем виде. Сильная духом Анна-Мария Медичи делала все, чтобы сохранить Тоскану под властью Медичи, в то время как европейские монархи видели эту территорию под управлением герцогов Лотарингских и Габсбургов. Видя в этом политический сговор, Анна-Мария Луиза обратила свой взор на меценатство, свойственное всем величайшим представителям рода Медичи. Она занималась завершением строительства мавзолея великих герцогов Медичи. Став обладательницей уникального художественного собрания Медичи, экспонаты которого собирались в течение трехсотлетней истории существования этого рода, она пожелала безвозмездно передать их родному городу Медичи — Флоренции. Однако Анна-Мария выдвинула одно-единственное условие: ни один из переданных экспонатов не должен был вывозиться из Флоренции и должен быть доступным для ознакомления всем любителям прекрасного, включая иностранцев.
Эта немолодая женщина оказалась способна совершить удивительный гражданский подвиг. Уступая место правителей Флоренции, веками принадлежавшее Медичи, Габсбургам, она сумела сохранить за Флоренцией право владеть коллекциями, собранными Медичи за долгие годы правления. Благодаря Анне-Марии Луизе галерея Уффици, дворец Питти, вилла Медичи в Риме, все библиотеки семьи, этрусская и египетская коллекции остались во Флоренции, что дает основание называть Флоренцию художественным музеем Италии. Если бы не твердая позиция последней из рода Медичи, бесценные экспонаты оказались бы вывезенными в родовые замки династии Габсбургов.
В 1800 г. во Флоренцию вступила великая армия Наполеона. Лишь только благодаря тому, что знаменитая галерея Уффици имела статус государственного, а не частного музея, Наполеон не отдал ее на разграбление французским солдатам. Единственный экспонат музея, вывезенный Наполеоном во Францию, — изящная античная статуя Венеры, символизировавшей в античном мире любовь и красоту. Лишь спустя много лет статуя была возвращена музею.
В то время как любой путеводитель по Флоренции с удовольствием пугает туристов материалами, размещенными на глянцевых страницах журналов, о злодейках и отравительницах из рода Медичи, ни один из них не сообщает о великой флорентийке, имя которой сохранилось в названии центрального проспекта города. Так жители Флоренции выразили свою благодарность за спасенные культурные ценности этой удивительной женщине.