1737年2月5日,玛丽亚·伊丽莎白在奥地利维也纳的美泉宫出生。虽然一开始她的出生使宫廷和那些想要一位男性继承人的维也纳民众感到失望,但不久以后她成了她父母最喜欢的孩子。玛丽亚·伊丽莎白是一个活泼可爱的孩子,以至于皇帝查理六世每次与他最大的外孙女的交谈都十分愉悦。
1740年6月7日,女大公患上了胃痉挛并开始呕吐不止。当天,玛丽亚·伊丽莎白就在她父亲的怀里去世了,她仅仅活了三岁。她被安葬在维也纳的皇家墓穴。
她有一个妹妹也叫玛丽亚·伊丽莎白。