Став солисткой, Воробьева начала осваивать «белькантовый» репертуар — преимущественно оперы Россини и Беллини. Но тут произошло событие, круто изменившее ее судьбу. Михаил Иванович Глинка, приступивший к работе над первой своей оперой, безошибочным и проницательным взглядом художника отличил среди многих певцов русской оперы двух, избрал их для исполнения главных партий будущей оперы. И не только избрал, но и стал сам готовить их к выполнению ответственной миссии.

«Артисты проходили со мной партии с искренним усердием, — вспоминал он позднее. — Петрова (тогда еще Воробьева), необыкновенно талантливая артистка, всегда просила меня пропеть ей каждую новую для нее музыку раза два, в третий — слова и музыку она уже хорошо пела и знала наизусть…»

Увлечение певицы музыкой Глинки росло. Судя по всему, и автор уже тогда был удовлетворен ее успехами. Во всяком случае, в конце лета 1836 года он уже написал трио с хором «Ах не мне, бедному, ветру буйному» по собственным словам «соображаясь с средствами и талантом г‑жи Воробьевой».

8 апреля 1836 года певица выступила в роли невольницы в драме «Молдавская цыганка, или Золото и кинжал» К. Бахтурина, где в начале третьей картины исполнила арию с женским хором, написанную Глинкой.

Вскоре состоялась историческая для русской музыки премьера первой оперы Глинки. В.В. Стасов много позднее писал:

"27 ноября 1836 года дана была в первый раз опера Глинки «Сусанин»…

Представления «Сусанина» были рядом торжеств для Глинки, но также и для двух главных исполнителей: Осипа Афанасьевича Петрова, исполнявшего роль Сусанина, и для Анны Яковлевны Воробьевой, исполнявшей роль Вани. Эта последняя была еще совсем молодая девушка, только за год выпущенная из театральной школы и вплоть до самого появления «Сусанина» осужденная пресмыкаться в хоре, несмотря на изумительный свой голос и способности. С первых же представлений новой оперы оба эти артиста поднялись на такую высоту художественного исполнения, какой до тех пор не достигал ни один наш оперный исполнитель. Голос Петрова получил к этому времени все свое развитие и сделался тем великолепным, «могучим басом», про который говорит Глинка в своих «Записках». Голос Воробьевой был один из самых необычайных, изумительных контральто в целой Европе: объем, красота, сила, мягкость — все в нем поражало слушателя и действовало на него с неотразимым обаянием. Но художественные качества обоих артистов оставляли далеко за собою совершенство их голосов.