Ana Sofía era el segundo vástago del duque Federico Guillermo I de Sajonia-Weimar y su segunda esposa, la condesa palatina Ana María de Wittelsbach, hija primogénita del duque Felipe Luis del Palatinado-Neoburgo y de Ana de Cleves.
Esta última hija del duque Guillermo V el Rico y de la archiduquesa austriaca María de Habsburgo.
Era además hermana menor de los duques de Sajonia-Altenburgo Juan Felipe y de Federico Guillermo II.
Se casó con Carlos Federico (1593-1647), príncipe de Podiebrad, duque de Münsterberg y Oels y conde de Glatz.
De esta unión solo se sabe que nació una hija: