Dopo un’educazione affidata alle dame di corte, nel 1810, viene mandata a Vienna in sposa a Napoleone, tre giorni dopo parte alla volta di Parigi. Nel 1813 Napoleone la nomina reggente dell’Impero, ma il 30 marzo 1814 gli eserciti coalizzati entrano a Parigi, si forma un governo provvisorio e Napoleone è dichiarato decaduto e costretto ad abbandonare i troni di Francia e Italia. Maria Luigia, confusa e frastornata dai grandiosi sconvolgimenti storici, chiede aiuto al padre e parte alla volta di Orléans. Le potenze europee nel frattempo le assegnano i Ducati di Parma, Piacenza e Guastalla.
Il 20 aprile 1816 entra in Parma e qui stabilisce la sua residenza e l’amministrazione dello Stato. Dopo la morte di Napoleone nel 1821, Maria Luigia sposa il Neipperg (dal quale aveva avuto una figlia in segreto, battezzata Albertina Sanvitale) e si dedica alla vita familiare.
Nel 1833, 4 anni dopo la morte del Neipperg, il conte di Bombelles assume l’incarico di gran maggiordomo e un anno dopo diventa il terzo marito di Maria Luigia.
La Duchessa muore a Parma il 17 dicembre 1847 di pleurite reumatica secondo la versione ufficiale, secondo altri di tifo o per veleno destinato al marito. E’ sepolta a Vienna, nella tomba degli Asburgo.
Le realizzazioni a Parma del governo di Maria Luigia sono molte e diverse: termina il cimitero della Villetta, realizza il Ponte sul Taro su progetto di Antonio Cocconcelli, nel 1817 crea l’Ospizio della Maternità e nel 1818 concede i locali dell’ex convento di San Francesco di Paola per l’Ospedale dei Pazzerelli. L’opera architettonica più significativa è il Teatro Ducale iniziato nel 1821 e terminato nel 1829. Trasforma il Giardino Ducale, risalente all’epoca farnesiana, in un parco pubblico, e dà il via fra il 1838 e il 1840 ai lavori di restauro di Palazzo Ducale.