Anne Catherine s-a născut la Halle și a crescut la Wolmirstedt.[7] Părinții ei erau Joachim Frederick, Margrave de Brandenburg și prima sa soție, Catherine de Brandenburg-Küstrin. Christian a întâlnit-o pe Anne Catherine în timp ce era într-o călătorie în Germania în 1595 și a decis să se căsătorească cu ea. În 1596, ea și părinții ei au fost prezenți la încoronarea lui Christian.
Anne Catherine a devenit regină a Danemarcei la 27 noiembrie 1597 când s-a căsătorit cu Christian al IV-lea. Nunta a avut loc la castelul din Haderslevhus. A fost încoronată regină în 1598. Împreună au avut șase copii, printre ei pe Christian, care a murit cu un an înaintea tatălui său, și Frederic al III-lea care a introdus monarhia absolută în Danemarca. Fiul ei, Ulrik, a fost ucis în 1633. Cele două fiice, Sofia și Elisabeta, și fiul cel mare, Frederic, au murit la vârste fragede.
A murit la Copenhaga și a fost înmormântată la Catedrala Roskilde.