Anne chào đời vào lúc 11 giờ 39 phút buổi tối ngày 6 tháng 2 năm 1665 tại Cung điện St James, Luân Đôn. Bà là người con thứ tư và con gái thứ hai của James, Công tước xứ York (sau đó James II và VII), cùng với người vợ đầu tiên của ông, Anne Hyde[5]. Phụ thân của bà, James là em trai của quốc vương đương nhiệm tại ba vương quốc Anh, Scotland, Ireland; vua Charles II; trong khi thân mẫu bà là con gái của tể tướng Edward Hyde, Bá tước thứ nhất của Clarendon. Bà được rửa tội như một tín đồ Kháng Cách tại Nhà nguyện hoàng gia, Cung điện St James, đây cũng là nơi rửa tội cho chị gái bà, Mary. Mary là một trong những người đỡ đầu của Anne, cùng với đó là công nương xứ Monmouth và Tổng giám mục Canterbury, Gilbert Sheldon[6]. Công tước xứ York và công nương có với nhau 8 người con, nhưng chỉ có Mary và Anne là sống tới tuổi trưởng thành[7].

Khi còn là một đứa trẻ, Anne mặc một chứng bệnh về mắt, với triệu chứng chảy nước mắt quá nhiều, được gọi là defluxion. Để chấm dứt bệnh tình của con gái, cha mẹ Anne gửi bà sang Pháp, sống cùng với bà nội là hoàng hậu Henrietta Maria, tại Château de Colombes gần Paris[8]. Sau khi Henrietta Maria qua đời vào năm 1669, Anne sống với một người dì, Henrietta Anne, nữ công tước Orléans. Đến năm 1670 thì người dì qua đời, Anne trở lại Anh. Mẹ của bà cũng mất vào năm sau[9].

Theo truyền thống vương gia Anh, Anne và chị gái đã được sống tách biệt với người cha và cung điện của họ ở Richmond, Luân Đôn[10]. Theo lệnh của vua Charles II, hai chị em được nuôi dưỡng trong đức tin Kháng Cách[11]. Người chăm sóc cho họ là đại tá Edward và Lady Frances Villiers[12], và họ được giáo dục bằng giáo lý của Anh giáo[13]. Henry Compton, Đức Giám mục Luân Đôn, được bổ nhiệm làm gia sư cho Anne[14].

Khoảng năm 1671, Anne gặp gỡ và làm quen với Sarah Jennings, người sau này trở thành bạn thân và người có ảnh hưởng nhất định đối với Nữ vương[15]. Jennings cưới John Churchill (về sau là công tước của Marlborough) vào khoảng năm 1678. Chị gái của ông, Arabella Churchill, là tình nhân của công tước xứ York, và do vậy John trở thành người có ảnh hưởng lớn nhất tới tới Anne[16].

Năm 1673, công tước xứ York cải sang đạo Công giáo, và ông thành hôn với một phụ nữ Công giáo là Maria của Modena, người chỉ nhiều hơn Anne sáu tuổi. Vua Charles II không có một người con hợp pháp nào, và do đó, Công tước xứ York là người đứng đầu trong danh sách kế vị, sau đó là hai cô con gái còn sống của ông từ cuộc hôn nhân đầu tiên, tức Mary và Anne. Trong mười năm tiếp theo, công nương mới của York hạ sinh tới 10 người con, nhưng tất cả đều chết non hoặc chết trong bụng mẹ, do đó Mary và Anne tiếp tục giữ vị trí thứ 2 và 3 trong danh sách kế vị, sau công tước xứ York[17]. Có những bằng chứng cho thấy rằng, trong thời trẻ của mình, Anne có quan hệ tốt đẹp với mẹ kế[18], và công tước xứ York vẫn tỏ ra là một người cha tận tụy và quan tâm đến hai cô con gái[19].