La archiduquesa Ana Dorotea de Austria nació en Viena, posiblemente a finales de 1611 y fue hija natural del emperador Rodolfo II. Su llegada al monasterio de las Descalzas tuvo lugar en 1623 pero no profesó hasta el 16 de agosto de 1628, a la edad de diecisiete años, momento al que seguramente corresponde este retrato.
La entrada de Ana Dorotea en las Descalzas Reales sirvió para perpetuar la presencia del linaje Habsburgo dentro de la clausura; la joven archiduquesa asumió paulatinamente el papel de mecenas y regente ejercido por su tía sor Margarita de la Cruz, con quien colaboró estrechamente en numerosos asuntos de la vida del monasterio. Desde la clausura, Ana Dorotea mantuvo una estrecha relación con sus familiares y con personajes de la corte así como una intensa correspondencia con embajadores, ministros, papas, cardenales, nuncios y, de manera especial, con el propio Felipe IV, así como con otros miembros de la familia real.
Además del papel político, sor Ana Dorotea desempeñó una importante labor de mecenazgo artístico dentro del monasterio.
Este retrato muestra a sor Ana Dorotea de medio cuerpo, vestida con el hábito franciscano, sosteniendo un breviario y un rosario en sus manos.
Respecto a la autoría de este cuadro, se ha considerado obra de Rubens, quien, durante su segunda estancia en España, entre 1628 y 1629, desarrolló una intensa actividad artística en la corte de Madrid, donde realizó numerosos retratos por encargo del rey Felipe IV y a petición, desde Bruselas, de Isabel Clara Eugenia, así como varias copias de cuadros de la colección real.
