Sus otras hermanas fueron Enriqueta María, quien también murió joven, y Guillermina Amalia, futura emperatriz consorte del Sacro Imperio Romano Germánico a través de su matrimonio con el emperador José I.

La educación de Carlota y sus hermanas fue confiada a su tía abuela, la princesa Luisa del Palatinado, convertida en abadesa de Maubuisson en 1664.

Reinaldo era el hijo menor de Francisco I de Este y su tercera esposa, Lucrecia Barberini, y había sido creado cardenal en 1685.

El nuevo duque Reinaldo estaba deseoso por fomentar las relaciones entre Módena y Brunswick.

Carlota y Reinaldo tuvieron siete hijos, de los cuales dos murieron en la infancia: