Maria Louisa werd geboren in Portici in Campanië een regio in het zuiden van Italië dat vroeger toe behoorde tot het koninkrijk Napels. Ze was de dochter van koning Karel III van Spanje en diens vrouw koningin Maria Amalia van Saksen. Haar grootouders aan vaderskant waren koning Filips V van Spanje en koningin Elisabetta Farnese. Marie Louise's grootouders aan moederskant waren koning August III van Polen (Frederik Augustus II van Saksen) en koningin Maria Josepha van Oostenrijk. Maria Louisa was de vijfde dochter van haar ouders en het tweede kind dat haar eerste dagen overleefde. Haar vader werd op 10 augustus1759 koning van Spanje als Carlos III daarna verhuisde ze met haar familie naar Madrid. In Napels werd toen haar jongere broer, Ferdinand, koning. Maria Louisa was ook een oudere zus van de latere koning Karel IV van Spanje.
Huwelijk met Leopold
Op 16 februari1764 trouwde ze door volmacht in Madrid met aartshertog Peter Leopold, de tweede zoon van keizer Frans I Stefan en keizerin Maria Theresia. Peter Leopold was de erfgenaam van het Groothertogdom Toscane (waartoe ook Florence behoorde). Het jaar daarop op 5 augustus trad Maria Louisa in persoon in het huwelijk te Innsbruck. Niet veel later op 18 augustus werd Maria Louisa de nieuwe groothertogin van Toscane, dit kwam doordat keizer Frans I was overleden. Daardoor werd Peter Leopold de nieuwe groothertog van Toscane en verhuisde het gezin naar Florence. De volgende vijfentwintig jaar woonde het paar in deze stad.
Op 20 februari1790 stierf de kinderloze broer van Peter Leopold, keizer Jozef II, daardoor erfde Maria Louisa's man alle Habsburgse landen in Centraal-Europa en niet lang daarna werd hij officieel erkend als keizer van het Heilige Roomse Rijk. De nieuwe keizer, Leopold II, verhuisde samen met zijn familie naar Wenen, waar Maria Louisa de rol aannam van keizerlijke gemalin (of keizerin van het Heilige Roomse Rijk). Nog geen twee jaar later, op 1 maart1792, stierf haar man op de leeftijd van 45 jaar. Ruim twee maanden later, op 15 mei, stierf Maria Louisa zelf. Ze kon niet meer meemaken dat haar oudste zoon, Frans, werd gekozen tot keizer.
Kinderen
Marie Louise en Leopold II kregen de volgende kinderen: