Принцесса Мария Анна была старшей дочерью герцога Баварии Вильгельма V (1548—1626) и его супруги Ренаты Лотарингской (1544—1602). По отцу — внучка баварского герцога Альбрехта V и Анны Австрийской. По матери — лотарингского герцога Франциска I и Кристины Датской.
23 апреля 1600 года вышла замуж за кузена эрцгерцога Фердинанда , старшего сына своей тётки Марии Анны Баварской и Карла Штирийского. Этот брак в очередной раз скрепил связи династий Виттельсбахов и Габсбургов. Несмотря на политические мотивы, брак был счастливым. Мария Анна не вмешивалась в политические дела и скончалась до того, как её супруг стал королем Венгрии, Чехии и императором Священной Римской империи (с 1619). Похоронена в мавзолее Граца.
В 1622 году император Фердинанд II женился на принцессе Элеаноре Гонзага-Мантуанской (1598—1655).
Супруги имели семерых детей: