Ngày 29 tháng 12 năm 1874, em trai của María Isabel Francisca được phục vị ngai vàng Tây Ban Nha với tên hiệu Alfonso XII nhờ có Martinez Campos. Vương thất Tây Ban Nha sau đó đã đoàn tụ tại Paris để đón giao thừa.[23] Vào ngày 14 tháng 1 năm 1875, Alfonso XII đã đến Tây Ban Nha. Một tháng sau đó thì Vương nữ Isabel được chính phủ triệu tập trở lại Tây Ban Nha với tư cách là người phụ nữ tôn quý nhất tại triều đình và là người thừa kế ngai vàng lâm thời.[24] Vào ngày 5 tháng 3, María Isabel lên đường đến Marseille để đến Madrid hai ngày sau đó.[25]

Ngày 24 tháng 3 năm 1875, Isabel một lần nữa được tấn phong là Thân vương xứ Asturias với tư cách là người thừa kế vương miện Tây Ban Nha.[26][27][28] Nữ Thân vương và em trai rất được yêu mến lúc bấy giờ, và đã có một số đề xuất được đưa ra để Isabel tái hôn. Đại vương công Ludwig Salvator của Áo, bấy giờ đang sống ở Tây Ban Nha, là lựa chọn đầu tiên của chính phủ, nhưng khi hành vi lập dị của Ludwig Salvator bị biết đến thì đề xuất này đã bị bãi bỏ. Một ứng cử viên khác là Vương tôn Arnulf của Bayern, nhưng Isabel không muốn tái hôn, và Alfonso XII - người rất thân thiết với chị gái - cuối cùng cũng tôn trọng mong muốn của Isabel.

Trong những năm đầu tiên trị vì của em trai, Isabel đã làm việc không ngừng để thúc đẩy tương lai của chế độ quân chủ và là phụ tá đắc lực của Alfonso XII. Sau khi mẹ của họ là cựu Vương Isabel II quyết định sống lâu dài ở Pháp, ba cô em gái út của Isabel được Vương nữ chăm sóc và María Isabel đã cho các em được hưởng một nền giáo dục tốt. Trong khi María del Pilar và María de la Paz là những cô em dễ bảo và không gây rắc rối cho chị gái, thì María Isabel lại thường xung đột với cô em út María Eulalia bướng bỉnh.

Isabel cũng từng đảm nhiệm vai trò bảo ban cho người em họ là Vương tôn nữ María de las Mercedes của Tây Ban Nha, người đã kết hôn với Alfonso XII vào năm 1878 và thay thế María Isabel trở thành đệ nhất phu nhân của vương quốc với tư cách là tân hậu. Cuộc hôn nhân của Alfonso XII cho phép Vương nữ có nhiều thời gian hơn cho bản thân để làm điều mình thích và đi du lịch. Sau cái chết sớm của Vương hậu María de las Mercedes vào cùng năm, Isabel đã chọn Nữ Đại vương công Maria Christina Henriette của Áo cho vị trí Vương hậu cũng như là vợ của em trai. Maria Christina Henriette là cháu gái của người bạn thân của Isabel là Maria Karolina Luise của Áo, người giống như là người mẹ thứ hai của Gaetano và các anh chị em của Gaetano.

Việc em trai Alfonso XII qua đời sớm vào năm 1885 là một điều khủng khiếp đối với María Isabel Francisca de Asís, người rất quý trọng mối quan hệ tình thân với em trai. Infanta María Isabel là một nhân vật có ảnh hưởng lớn trong suốt thời kỳ nhiếp chính của Thái hậu Maria Christina Henriette và luôn ủng hộ người em dâu góa bụa cũng như là người mẹ thứ hai đối với những đứa con của người em trai quá cố.