Из Дрездена Линар предупредил в письме свою настоящую возлюбленную о готовящемся перевороте, но Анна Леопольдовна ограничилась только предупреждением Елизаветы Петровны, тем самым приблизив переворот к следующей ночи.
Пока Линар в Дрездене улаживал, свои дела, наступила ночь с 24 на 25 ноября 1741 года, когда во втором часу пополуночи Елизавета Петровна в гвардейском костюме с отрядом гвардейцев вошла во дворец, в покои правительницы, и разбудила фрейлину Менгден, рядом с которой, по одной из версий, спала и регентша Анна Леопольдовна. В то же самое время по дороге во дворец преображенцы арестовали Миниха, а на Невском проспекте — графа Головкина и барона Карла Менгдена, затем объявили домашний арест Лёвенвольде и обер-гофмаршалу, морскому генерал-комиссару Лопухину, а в довершение дела 30 гренадер-преображенцев отправились арестовывать Остермана.
В манифесте от 28 ноября 1741 года было объявлено о низложении регентши принцессы Брауншвейгской вместе с младенцем-императором и о возведении на трон Елизаветы Петровны, дочери Петра Великого. В декабре 1741 года Анна Леопольдовна и Антон-Ульрих с детьми под большим конвоем, возглавляемым генерал-лейтенантом Василием Фёдоровичем Салтыковым, родственником Анны Леопольдовны по материнской линии, были отправлены в Ригу, куда они прибыли 9 января 1742 года Анна Леопольдовна умоляла Елизавету не разлучать её с фрейлиной Менгден, и такое разрешение было дано. Однако покушение на Елизавету Петровну камер-лакея А. Турчанинова с целью возведения на трон младенца Иоанна Антоновича, затем интриги маркиза Ботты и подполковника Лопухина показали, что принцесса и принц Брауншвейгские, подстрекаемые европейскими владетельными домами и их клевретами, сами частной жизнью спокойно жить не смогут и Елизавете Петровне жить спокойно не дадут. Было ясно, что доброта Елизаветы Петровны к своей двоюродной племяннице Анне Леопольдовне оценена не была и не будет. А потому все самые близкие к Елизавете Петровне люди, участники переворота братья Пётр и Александр Шуваловы, Михаил Воронцов, Лесток и Ла Шетарди — все советовали арестовать низвергнутое семейство и отправить его в настоящую ссылку на север. Так что по прибытии в Ригу семейство низложенного императора, которое расположилось в замке, прежде принадлежавшем Бирону, после покушения на Елизавету Петровну было взято под стражу. 13 декабря 1742 года, почти через год их пребывания в Риге, всё семейство вместе с Иоанном VI Антоновичем было направлено в Дюнамюнде, где у Анны Леопольдовны родилась еще одна дочь — Елизавета.
Было решено поручить попечение о Иоанне с родителями и сёстрами барону НА. Корфу и отправить семейство Брауншвейгское в ссылку на Соловки. Но до Соловков добраться не удалось. Когда осенью 1744 года прибыли в Холмогоры, выяснилось, что до Соловков доехать невозможно: лёд уже стал, но недостаточно крепкий, чтобы продолжить по нему путь на лошадях. К тому же Анна Леопольдовна была опять на сносях. Решено было разместить арестантов в холмогорском архиепископском доме. Иоанн был помещён отдельно, а фрейлина Юлия Менгден, к огромному горю Анны Леопольдовны, была отправлена обратно. 19 марта 1745 года у Анны Леопольдовны родился сын Пётр. Указом от 29 марта того же года барон Корф был возвращён домой, передав ссыльных капитану Измайловского полка Гурьеву. Иоанн продолжал содержаться в Холмогорах, но его родители не знали, где он находится. 27 февраля 1746 года Анна Леопольдовна родила ещё одного сына — Алексея. На этот раз роды были тяжёлые, началась родовая горячка, и через 9 дней, 7 марта, Анна Леопольдовна скончалась. В официальном сообщении о её смерти, чтобы скрыть рождение принцев, младших братьев Иоанна, было сказано, что она скончалась не от родовой горячки, а от «огневицы» (высокой температуры).
Тело Анны Леопольдовны было погребено со всеми подобающими почестями в Александро-Невской лавре, рядом с могилой Анны Иоанновны. Похоронами распоряжалась лично императрица Елизавета Петровна.