Иоганн Вильгельм получил образование у иезуитов и в 1674 году отправился в большое путешествие по Италии. Его сестры вышли замуж за европейских монархов: Элеонора Нойбургская – за императора Священной Римской империи Леопольда I, Мария София Нойбургская – за короля Португалии Педру II, и Мария Анна Нойбургская – за короля Испании Карла II. Эти браки по политическим мотивам превратили Пфальц в один из центров европейской политики того времени. В 1686 году Иоганн Вильгельм был принят в кавалеры ордена Золотого руна – одна из самых древних и почетных наград Европы. Этот орден учредил герцог Бургундский Филипп III Добрый в 1430 году, в день своей свадьбы с принцессой Изабеллой Португальской. Статус ордена существует до сих пор в двух ветвях: испанской и австрийской. Награждать испанской ветвью имеет право король Испании Филипп VI, а австрийской – Карл фон Габсбург.

В 1678 году 20-летний Иоганн женился на сестре императора Леопольда I Марии Анне Йозефе Австрийской. В этом браке родилось два сына, но оба умерли при рождении. В 1689 году Мария Анна Йозефа умерла от туберкулеза во время пребывания при императорском дворе в Вене. Отец Иоганна Вильгельма еще при жизни уступил ему герцогства Юлих и Берг в 1679 году, а после смерти Филиппа Вильгельма, в сентябре 1690 года, его сын становится курфюрстом.

Иоганн Вильгельм и Анна Мария Луиза поженились по доверенности 29 апреля 1691 года во Флоренции. За этим последовала череда обычных свадебных банкетов с шествиями, театральными постановками и рыцарскими турнирами. После чего, 6 мая 1691 года, принцесса в сопровождении брата Жана Гастона уехала в Дюссельдорф. Тогда это была столица государств ее мужа: герцогства Юлих, герцогства Берг и с 1690 по 1716 год Пфальцского электората. Но Иоганн Вильгельм неожиданно оказался в Инсбруке, ему хотелось поскорее увидеть свою красавицу-жену. Там они встретились и поженились официально.

Тем временем Пфальц стал полем битвы между Людовиком XIV, который от имени своего брата Филиппа занял город Филипсбург, и императором Леопольдом, защищавшим права Иоанна Вильгельма. Только договор, подписанный во дворце города Рейсвейка в 1697 году, положил конец девятилетней войне между Людовиком XIV и лигой Габсбургов. Иоганн Вильгельм добился возвращения территорий Пфальца, принадлежавших ранее его семье и оккупированных Францией. Он не захотел больше возвращаться в Гейдельберг и прожил остаток жизни в своем родном городе Дюссельдорфе.

Брак Анны Марии Луизы и Иоганна Вильгельма был счастливым и гармоничным, супруги сразу полюбили друг друга. Иоганн Вильгельм влюбился в свою невесту сразу, как только увидел ее портрет, и оригинал его не разочаровал. У них было много общих интересов: любовь к искусству, музыке, театру, поэзии и литературе. Оба были умные, образованные и утонченные личности с хорошими манерами. Они собрали вокруг себя блестящий двор и покровительствовали многим художникам, скульпторам, писателям и поэтам. Анна Мария Луиза привезла из Флоренции свои любимые драгоценности из жемчуга и редкую мебель из эбонита, украшенную самоцветами.

Один из шкафчиков был подарком Козимо III Медичи своему зятю. Он сделан из черного дерева и украшен панелями из полудрагоценных камней в стиле флорентийской мозаики и рельефа, с миниатюрной статуей жениха в небольшой центральной нише и короной Иоанна Вильгельма Пфальцского. Анна Мария Луиза получила в подарок на свадьбу много других украшений из драгоценных камней и милых безделушек из жемчуга с позолотой и полудрагоценными камнями, которые изображают животных, птиц, насекомых, морских обитателей, людей. Среди них примечательна маленькая позолоченная колыбелька с фигуркой новорожденного внутри, сделанная из жемчуга неправильной формы. Это было пожелание Анне Марии Луизе родить в скором времени курфюрсту наследника, но ребенок так никогда и не родился.

В 1692 году по прибытии в Пфальц курфюрстина забеременела, но произошел выкидыш. Предполагают, что причиной этого был сифилис, которым она заразилась от мужа, но благополучно излечилась. Тем не менее болезнь привела к бесплодию, и больше Анна Мария Луиза никогда не беременела. Супруги проводили много времени вместе, они часто ставили и продвигали музыкальные и театральные постановки, Анна Мария Луиза стала покровительницей многочисленных музыкантов и театральных деятелей в Дюссельдорфе. Она принесла престиж и славу Пфальцскому двору: заказала строительство театра, где организовала постановку комедий французского драматурга Мольера, пригласила ко двору талантливого итальянского композитора Фортунато Челлери и назначила его хормейстером.

В 1703 году в Дюссельдорф приехал итальянский ученый, композитор, теоретик музыки и дипломат Агостино Стеффани. Он был настолько талантлив, что получал от Анны Марии Луизы огромные гранты во время своего пребывания при дворе курфюрста. Его музыкальное наследие состоит большей частью из вокальных произведений, среди которых наиболее значительны оперы и камерные дуэты. Стеффани также является автором мотетов, мадригалов, серенад, пасторалей, кантат и ряда инструментальных пьес. Агостино способствовал распространению в Германии итальянского вокального стиля, его творчество оказало влияние на многих других композиторов, в том числе Баха и Генделя.

Благодаря Анне Марии Луизе был перестроен роскошный замок Бенсберг в соответствии со стилем того времени. Курфюрстина была в таком восторге от вида, который открывался с окружающих здание холмов и напоминал ей тосканский пейзаж, что попросила своего мужа снести старое, обветшалое здание и построить новое. Иоганн Вильгельм также расширил замок Дюссельдорфа и замок Шветцинген, который стал их летней резиденцией.

Курфюрст Пфальцский делал множество заказов для мастеров высокого уровня, таких как художница Йоханнес Спилберг, ее дочь Адриана и ее муж Эглон ван дер Нир, Адриан ван дер Верфф, Ян Франс ван Дувен, Герман ван дер Мейн, Ян ван Никелен, его дочь Якоба Мария ван Никелен и многих других. Он также покровительствовал итальянским живописцам: Антонио Беллуччи, Джованни Антонио Пеллегрини и Доменико Дзанетти. В своей резиденции в Дюссельдорфе супруги основали художественную галерею, в основном с работами Рубенса, которая потом стала ядром Старой пинакотеки в Мюнхене. Деятельность Иоганна Вильгельма и Анны Марии Луизы Медичи дала толчок к развитию искусства и культуры в Дюссельдорфе, за что им очень благодарны жители этого города.

Во время Войны за испанское наследство Иоганн Вильгельм получил Баварский Верхний Пфальц, который был возвращен Баварии в 1714 году. В 1716 году здоровье курфюрста Пфальцского резко ухудшилось, начались проблемы с сердцем. Анна Мария Луиза ухаживала за мужем до конца его дней. Иоганн Вильгельм скончался 8 июня 1716 года в Дюссельдорфе и был похоронен в городской церкви Святого Андрея Первозванного, которой в то время управляли иезуиты. Великолепный саркофаг курфюрста спроектировал придворный скульптор и архитектор Габриэль де Групелло, а на площади Ратуши в Дюссельдорфе находится конная статуя Иоганна Вильгельма Пфальцского работы того же мастера.

После смерти мужа, в октябре 1717 года, Анна Мария Луиза вернулась во Флоренцию. В Дюссельдорфе ей делать было нечего: наследника престола нет, придворные так и остались ей чужие, несмотря на то что она прожила там почти 26 лет. Принцесса все равно всегда скучала по родной Тоскане и решила вернуться домой к отцу и брату. Все эти годы она поддерживала связь с Козимо III и дядей Франческо Марией. Отец был еще жив, Жан Гастон вернулся во Флоренцию после неудачного брака. Но дядя и старший брат Фердинанд к тому времени умерли, а невестка Виоланта Баварская собиралась переезжать в Сиену, где была назначена губернатором. Анна Мария Луиза забрала с собой обратно во Флоренцию все свои драгоценности и мебель, которые привезла когда-то в Дюссельдорф. А также прихватила все то, что купила в Пфальце или получила в подарок. В том числе увезла тот шкафчик, украшенный статуэткой ее мужа, который подарил им ее отец, Козимо III Медичи. Забрала она и все безделушки из жемчуга неправильной формы, включая колыбельку с фигуркой новорожденного. Все эти произведения искусства хранятся в Музее серебра в палаццо Питти.