Рано лишившись матери, она была воспитана мачехой, Екатериной Николаевной, урождённой Шетневой, женщиной малообразованной и не высокой нравственности. П. В. Лопухин присутствовал в одном из Московских департаментов сената. В 1798 году Москву посетил император Павел I и на одном из придворных балов обратил внимание на Анну Петровну Лопухину. Впечатление, произведенное ею на императора, было весьма сильно, чем и воспользовалась придворная партия, с графом Кутайсовым во главе, враждебная императрице Марии Фёдоровне и Е. И. Нелидовой и желавшая заменить последнюю своей ставленницей. Павлу I представили молодую девушку влюблённой в него до безумия, что ещё больше усилило его чувство к ней. Стали подготовлять переезд Лопухиных в Петербург. Узнав об том, императрица написала Анне Петровне письмо с советом оставаться в Москве. Письмо это дошло до сведения Павла I и вызвало его негодование. Осенью 1798 г. состоялся переезд Лопухиных в Петербург. Отец был назначен генерал-прокурором и в 1799 г. возведен в княжеское достоинство с титулом светлости, мачеха пожалована в статс-дамы, а виновница всех этих милостей 6 сентября 1798 г. пожалована в камер-фрейлины, 14 декабря 1798 г. — в кавалерственные дамы большого креста державного ордена св. Иоанна Иерусалимского и 22 февраля 1799 г. — в кавалерственные дамы ордена св. Екатерины большого креста.
Очень тактичная и скромная, Лопухина старалась держаться вдали от придворных интриг и пользовалась своим влиянием на императора только для просьб о попавших в немилость или о наградах для кого-нибудь; при этом она часто действовала не убеждением, а плакала или дулась, пока не достигала желаемого. Павел I открыто выказывал свое глубокое чувство к ней: её именем назывались корабли («Благодать»—русский перевод еврейского имени Анна), её же имя красовалось на знаменах гвардии. Он был искренно привязан к ней и у неё отдыхал от трудов правления. Одушевленный рыцарскими чувствами к ней, Павел I доходил до готовности не препятствовать её браку с человеком, которого она полюбит. Так, заподозрив нежное чувство с её стороны к Рибопьеру, он хотел устроить её брак с ним; через некоторое время Лопухина сама призналась Павлу I в любви к другу своего детства князю Павлу Гавриловичу Гагарину, находившемуся в Италии в армии Суворова (по свидетельству брата Анны Петровны она открыла государю свою любовь, чтобы защититься от проявления слишком нежных чувств с его стороны). Павел I вызвал Гагарина из армии в Петербург, осыпал его наградами и устроил его брак с Лопухиной. 11 января 1800 года Анна Петровна как камер-фрейлина, благодарила императрицу за разрешение выйти замуж, а 8 февраля состоялось бракосочетание. По выходу замуж она назначена была статс-дамой.
Чувства Павла I к княгине Гагариной не изменились и после её брака, и она сохраняла свое высокое положение вплоть до кончины своего царственного поклонника. Александр I назначил Гагарина посланником при Сардинском дворе, и супруги 2 года прожили в Италии. По-видимому, князь Гагарин женился только из расчета, и после смерти Павла I отношения между мужем и женой совершенно испортились. Княгиня Гагарина скончалась от чахотки после родов. Погребена в Лазаревой церкви Александро-Невской лавры в Санкт-Петербурге.
