Trong lần thai kỳ thứ ba của Maria Theresia, kỳ vọng về một nam thừa kế rất là lớn. Vì vậy sự ra đời của Maria Karoline Ernestina là sự thất vọng to lớn. [1] Maria Karolina Ernestina ngay lập tức được rửa tội vào buổi tối ngày sinh của mình.

Sau cái chết của chị gái Maria Elisabeth Amalia của Áo vào ngày 7 tháng 6, Maria Karolina Ernestina trở thành người thứ ba trong danh sách kế vị, chỉ sau mẹ và chị gái Maria Anna của Áo. Năm tháng sau, vào ngày 20 tháng 10, ông nội của Maria Karolina Ernestina là Hoàng đế Karl VI qua đời, mẹ của Maria Karolina là Maria Theresia của Áo trở thành quân chủ của các lãnh địa của Áo và Bohemia, đồng thời bắt đầu Chiến tranh Kế vị Áo .

Vào ngày 24 tháng 1 năm 1741, Nữ Đại vương công nhỏ tuổi đột nhiên bị ốm nặng với những cơn co giật dữ dội và qua đời vào khoảng trưa ngày hôm sau. [2] Nguyên nhân cái chết được cho là do uốn ván hoặc chứng co thắt ; tuy nhiên, vào thời điểm Maria Karolina Ernestina qua đời, một cuộc khám nghiệm tử thi đã được tiến hành nhưng không có lời giải thích nào được đưa ra cho cái chết của vị Đại vương công. [3] Maria Karolina Ernestina được chôn cất trong Maria Theresia Vault tại Hầm mộ Hoàng gia, Viên .

Hai người chị em gái khác được đặt theo tên Maria Karolina Ernestina: một người em gái đoản mệnh khác (sinh và mất năm 1748) và một người em gái (sinh năm 1752), sau này là Vương hậu của Hai Sicilie.