После смерти Фотия Анна последние 10 лет своей жизни проводит в своём имении рядом с Юрьевым монастырём. В 1832 году она продала свой московский дворец «Майский» в Нескучном саду императору Николаю I[19]. В 1845 году в казну был продан отцовский Хреновской конный завод, на котором была выведена знаменитая орловская порода лошадей[20].
В последние годы она особенно прилежно посещала богослужения: ежедневно была на всенощной, ранней литургии в церкви Похвалы Богородицы, где ежедневно совершали литию, а по субботам (исключая праздники) панихиду по её родителям и духовному отцу[15]. Она также совершала паломничества в Киево-Печерскую лавру, где сблизилась с преподобными Парфением и Феофилом Киевскими. На лавру и другие киевские святыни Анна сделала ряд крупных пожертвований: для Успенского собора лавры ею был заказан новый бронзовый иконостас стоимостью в 1 000 000 рублей ассигнациями[2], который заменил прежний деревянный, а для мощей великомученицы Варвары в Михайловском монастыре ею была изготовлена серебряная рака и сень общим весом около 400 килограммов[21]. Кроме этого, только в 1840-е годы на нужды Киево-Печерской лавры Анна выделила более 50 000 рублей серебром[22]. Анна делала пожертвования и заграницу. На её средства украсили патриаршьи церкви Константинополя, Александрии и Дамаска, пожертвования поступали в Иерусалим и Афонские монастыри. Её первый биограф Н. Елагин уподобляет Анну Орлову Мелании Римской и пишет, что она тяготилась своей известностью. Всего при жизни на различные храмы и монастыри Анна Орлова потратила около 25 000 000 рублей[2].
Благодаря наследству отца Анна Орлова была одной из крупных душевладелиц Российской империи. Она не была сторонницей крепостного права и старалась улучшить положение своих крестьян: «обратив часть из них в вольных хлебопашцев, она других перевела в Удельное ведомство, считая крестьянскую администрацию этого учреждения и весь строй управления удельными крестьянами наиболее гуманным»[3]. Среди своих крестьян в Самарской губернии, где преобладали чуваши, бывшие язычниками, она начала проповедь православия и добилась обращения многих своих крепостных в христианство.

Современный вид церкви Похвалы Богородицы (убранство было полностью уничтожено, ведутся реставрационные работы)
Анна Орлова скончалась 5 октября 1848 года в день тезоименитства своего отца Алексея Орлова. Не отмечают, что она была больна или ей нездоровилось[15]. К восьми утра она приехала в монастырь, была на ранней литургии, которую совершал настоятель Юрьева монастыря Мануил, и причастилась на ней. После литургии на паперти Георгиевского собора совершили панихиду по её отцу, и Анна уехала в своё имение у монастыря собираться в Санкт-Петербург, куда она планировала уехать в этот день. В пятом часу пополудни Анна вновь приехала в монастырь, слушала панихиду по архимандриту Фотию у его гроба в церкви Похвалы Пресвятой Богородицы. После панихиды она простилась со всеми, прося благословение в дорогу, а затем спустилась в пещеру к гробу Фотия. Вернувшись в храм, она приложилась ко всем иконам и вновь удалилась в склеп. Затем Анна подошла к паперти Георгиевского собора, где был похоронен её отец, и направилась к своему духовнику за благословением. Оттуда она прошла в покои архимандрита Мануила, желая проститься с ним и уехать в столицу. На крыльце ей стало плохо, но она без посторонней помощи дошла до гостиной, приложилась к чтимой ею иконе Иверской Божией Матери и начала жаловаться на стеснение в груди и кашель. Через десять минут графиня скончалась. В последние минуты жизни архимандрит Мануил прочитал над ней её любимую молитву «Богородице Дево радуйся…», а ризничий читал отходную молитву. Смерть графини Анны Орловой наступила без четверти шесть часов дня[2].
В течение пяти дней после смерти Анны панихиды по ней у гроба служил епископ Леонид (Зарецкий), викарий Новгородской епархии и архимандрит Мануил. Отпевание графини совершили 10 октября в Георгиевском соборе в присутствии её родственников, знатных персон, приехавших проститься ней из Москвы и Санкт-Петербурга, а также при большом стечении народа. Погребли Анну в заранее приготовленной ею гробнице в церкви Похвалы Пресвятой Богородицы рядом с гробом архимандрита Фотия