Fue bautizada en el baptisterio de San Juan en Florencia como María Luisa Anunciada Ana Juana Giuseppa Antonieta Filomena Apolonia Tomasa en honor a su tía paterna, la archiduquesa María Luisa de Austria-Toscana.
María Luisa nació en una época de paz y prosperidad para el Gran Ducado de Toscana, y fue criada en un entorno familiar amoroso.
Sin embargo, a la corta edad de tres años, vivió las revoluciones de 1848 que sacudieron a Europa.
La gran duquesa María Antonieta viajó por separado con sus dos hijos menores, María Luisa y su hermano, Luis Salvador.
En 1866, sucedió a su tío como príncipe de Isenburg-Birstein.