Tras su nacimiento fue bautizada por el nuncio pontificio, siendo sus padrinos su hermana mayor Isabel Clara Eugenia y su tío el cardenal-archiduque Alberto.
Cuando quedó viudo, se casó con María I de Inglaterra, que murió sin tener hijos.
Para la pequeña María, en particular, envió un Agnus Dei iluminado.
María murió con tres años en 1583, el año anterior había muerto su hermano Diego.
De 1580 a 1583 Felipe II se quedó en Portugal, y cuando volvió a España, se reencontró sólo con tres hijos que aún estaban vivos, de los cuales Isabel y Felipe sobrevivieron a su padre.