В распоряжение герцогской четы были предоставлены три военных корабля и три фрегата. 27 июля 1727 года вместе со свитой и багажом дочь императора Петра I и герцог Голштинский покинули российскую столицу. Корабли держали курс на Киль. До Кронштадта их сопровождал генерал-адмирал граф Апраксин.

В Кильский порт супруги прибыли в сопровождении небольшой флотилии воскресным вечером 13 августа. Их приветствовали залпы орудий всех находившихся в порту кораблей. Для торжественного приема было уже поздно, поэтому ночь и весь следующий день герцог и герцогиня провели на корабле. Тем временем в городе велась подготовка для их официальной встречи.

Анна Петровна потом написала сестре: «Вокруг нашего судна плавали многочисленные лодки с мужчинами и женщинами на борту, которые смотрели на нас, как смотрят в Петербурге на слонов. Всем хотелось поскорее увидеть меня».

К вечеру 15 августа Карл Фридрих и его русская жена вместе с сопровождавшими их лицами были доставлены на берег. В воспоминаниях герцога, написанных им незадолго до смерти, можно прочитать следующее: «Все корабли, находившиеся в порту и на рейде, были иллюминированы. Когда я со своей дорогой супругой сходил на берег, они дали залп из своих пушек. Улицы, по которым проезжали наши экипажи, были празднично украшены, мосты обтянуты синей материей. На сооруженной у ратуши трибуне разместились музыканты с фанфарами и барабанами. Весь высший свет прибыл в Киль, чтобы приветствовать нас».

Во дворце герцога и его молодую супругу ожидали придворные. Вечером состоялись торжественный прием и обед. Столы были накрыты на двести персон. В течение двух последующих дней на улицах города организовывались различные увеселения. «Мои подданные, — вспоминал герцог, — искренне радовались, что после моего долгого отсутствия они вновь меня увидели, да еще счастливо женатым».

Для Анны Петровны началась новая жизнь. Спустя некоторое время после отъезда сестры Елизавета Петровна получила из Киля письмо следующего содержания: «Дорогая моя сестрица! Доношу Вашему Высочеству, что я, слава Богу, в добром здравии сюда приехала с герцогом и здесь очень хорошо жить, потому что люди очень ласковы ко мне, только ни один день не проходит, чтобы я не плакала по Вас, дорогая моя сестрица! Не ведаю, каково Вам там жить? Прошу Вас, дорогая сестрица, чтобы Вы изволили писать мне почаще о здоровье Вашего Высочества. При сем посылаю Вашему Высочеству гостинец: опахало, такое, как все дамы здесь носят, коробочку для мушек, зубочистку, щипцы для орехов, крестьянское платье, как здесь носят… Прошу Ваше Высочество отдать мой поклон всем петербургским, а наши голштинцы приказали отдать свой поклон Вашему Высочеству».

Голштинцы дочь русского царя считали очень красивой, интеллигентной и доброжелательной женщиной. Однако жизнь Анны Петровны проходила скучно и монотонно. Единственным удовольствием для нее была переписка с младшей сестрой. В письмах Анна Петровна описывала подробности своего пребывания на немецкой земле. О себе она обычно писала, что здорова и хочет больше узнать о незнакомой ей стране. «Пожалуйста, мое сердце-сестрица, пишите мне чаще о своем драгоценном здоровье и о том, как весело Вы проводите время в Москве. (В январе 1728 года по случаю коронации Петра II двор переехал в бывшую российскую столицу.) О здешней жизни мне рассказатъ нечего, разве что зима здесь уже почти кончилась».

Жизнь русской цесаревны на немецкой земле не ладилась. Вскоре она поняла, что герцог ее не любит. Такой веселый и галантный в Петербурге, муж здесь стал совершенно другим. Он стал проявлять склонность к различным развлечениям с приятелями и девицами, часто отправлялся на пикники, к государственным делам и умственным занятиям интереса не проявлял. Одним словом, вел беззаботный образ жизни. Догадывалась ли молодая женщина, что у мужа появились связи на стороне? Несомненно…

Поначалу Анна Петровна в своих письмах не жаловалась, называя Карла Фридриха всегда «мой дорогой супруг». Но однажды Елизавета получила от нее письмо, где сестра написала следующее: «Сообщаю, что герцог связался с Лаврушкой, дома не сидит ни одного дня, все время уезжает в карете то к кому-то с визитом, то в комедию».

Отношения между супругами стали холодными. Жили они в разных частях дворца, вместе не обедали. Уделом молодой женщины, ожидавшей рождения ребенка, стало одиночество. Окруженная у себя на родине заботой и вниманием, Анна Петровна не могла привыкнуть к такой жизни, стала писать жалобные письма своей любимой сестре. Передавала она их с оказией через русских моряков. «Ни один день не проходит, чтобы я не плакала по Вас, дорогая моя сестрица», — написала она в одном из своих последних писем.

21 февраля 1728 года в полдень Анна Петровна родила сына. Назвали его Карл Петер Ульрих. В воспоминаниях герцога Карла Фридриха в связи с этим событием есть такие строчки: «Я был безумно рад. О рождении наследника сообщили колокольным звоном и пушечными залпами».

Крестили мальчика в лютеранской церкви. По этому случаю все дома в городе были украшены праздничной иллюминацией. На церемонии крестин присутствовало все высшее общество Голштинии. Вечером во дворце был дан большой бал.

Известие о рождении у герцогини Голштинской сына послужило предлогом для грандиозных празднеств и в Москве, где в то время все еще находился двор. Но спустя некоторое время торжества были приостановлены. С курьером была доставлена весть, что Анна Петровна, старшая дочь императора Петра I, умерла. Трудно было поверить в случившееся… Ведь после родов она стала быстро поправляться, и в Москву сообщили, что герцогиня здорова и чувствует себя хорошо. Но случилось непредвиденное…

В день крещения новорожденного в Киле был устроен фейерверк. Молодой матери еще нельзя было покидать свои покои, и она решила посмотреть на это великолепное зрелище из окна. Вечер был холодным, с моря дул сырой, пронизывающий ветер. Анна Петровна, открыв окно, несмотря на уговоры присутствующих, долго наблюдала за происходившим. Перед придворными дамами, ежившимися от холода, она лишь хвалилась своим крепким русским здоровьем. Но утром следующего дня герцогиня почувствовала себя плохо, начался жар, ей стало трудно дышать. Десять дней врачи боролись за ее жизнь, но медицина оказалась бессильной. В последний день своей жизни Анна Петровна металась в бреду, кого-то звала. Во дворце поднялась страшная суета. Засветили огни дворцовой церкви, немецкий священник по латыни молился о герцогине, рядом, бормоча молитвы и судорожно крестясь, билась головой об пол перед свечами ее верная Мавра, «комнатная девушка», сопровождавшая свою госпожу в Киль. Но молитвы не помогли. «В ночи, в 21 году от рождения своего, горячкою преставилась» — гласило официальное донесение.

Перед смертью Анна Петровна просила об одном — похоронить ее в родной земле «подле батюшки». В Киль из Петербурга за прахом Анны Петровны направились корабль «Рафаил» и фрегат «Крейсер». Под сенью Андреевского флага любимая дочь Петра Великого в сопровождении голштинских сановников пустилась в свое последнее плавание. Герцог в глубоком отчаянии остался в своем загородном замке.

Гроб перевезли через Неву на галере, с бортов которой свисали полотнища черного крепа. 12 ноября под звон колоколов всех церквей российской столицы Анну Петровну похоронили в Петропавловском соборе рядом с ее державными родителями.

Проститься с заморской герцогиней, дочерью императора Петра I, пришли сотни петербуржцев. Из Москвы же на похороны «наследной русской цесаревны» не приехал никто: ни царствующий племянник, ни придворные, ни дипломаты, ни министры. Не оказалось у ее гроба и Елизаветы: вместе со всем двором она находилась в старой столице, которую император Петр II покидать не собирался. Но смерть любимой сестры она переживала тяжело: заперлась в своих комнатах, долгое время отказывалась кого-либо принимать, много молилась и плакала. Где-то далеко остался осиротевший племянник, мысли о котором не покинут будущую императрицу до конца ее дней.