Od dzieciństwa Anna Wazówna cierpiała z powodu choroby genetycznej impressio basillaris. Miała wgniecioną podstawę czaszki, co powodowało silne bóle głowy, spastyczność, zwiększenie napięcia mięśniowego oraz zniekształcenie twarzy. Miała też niewielki rozszczep kręgosłupa oraz skoliozę, co utrudniało poruszanie się. Mierzyła 167–170 cm wzrostu, miała jasne włosy i duże niebieskie oczy, asymetryczną twarz z wąskim nosem oraz wysuniętą do przodu, nieco rozbudowaną żuchwą. Miała długie, smukłe, proporcjonalnie zbudowane ręce i nogi oraz delikatne dłonie. Na skoliozę idiopatyczną chorowała również Katarzyna Jagiellonka.
Anna Wazówna dorastała w Szwecji. Matka wychowywała ją w wierze katolickiej, ale około 1580 królewna dokonała konwersji na luteranizm. Stało się to powodem konfliktu z matką. Po śmierci matki macochą Anny Wazówny została protestantka Gunilla Bielke.
Królewna nie odebrała starannego wykształcenia. Mimo tego chętnie się uczyła. Od młodości interesowała się teologią i sprawami religijnymi, botaniką, zielarstwem, ogrodnictwem i historią.