En ese momento, su hermano mayor, Fernando Carlos heredó Austria Anterior, pero la archiduquesa viuda Claudia asumió la regencia debido a la minoría de edad de su hijo.

En una carta escrita a su madre, Isabel Estuardo, el 8 de septiembre de 1641, Carlos Luis del Palatinado (más tarde elector palatino Carlos I Luis) describió las intenciones de su tío, el rey Carlos I de Inglaterra, y el primo hermano de María Leopoldina, el emperador Fernando III, para arreglar un matrimonio entre la archiduquesa y él mismo; el matrimonio entre María Leopoldina y Carlos Luis iba a poner fin "a todos los rencores entre nuestras familias".

[1]​ El matrimonio entre Carlos Luis y María Leopoldina nunca se llevó a cabo.

La emperatriz pronto se quedó embarazada, y fue representada de esa manera en el cuadro de 1649 por el pintor italiano y poeta Lorenzo Lippi.

El escritor Wolf Helmhardt von Hohberg, entonces a comienzos de su carrera, envió al emperador Fernando un poema escrito en honor de la emperatriz Leopoldina.