Sau Chiến tranh Pháp-Phổ, Otto trở nên trầm cảm và lo lắng, khiến gia đình hoàng gia ông lo lắng. Otto có những khoảng thời gian ngủ không ngon giấc trong nhiều ngày và hành động không bình thường, sau đó là những khoảng thời gian ông hoàn toàn bình thường và minh mẫn. Bệnh tình của ông dần trở nên trầm trọng hơn. Vua Ludwig II trở nên lo lắng cực độ vì đã mong Vương tử Otto kết hôn và có một đứa con trai để có thể thừa kế ngai vàng Bayern. Otto được giám sát y tế và các báo cáo về tình trạng của ông được gửi bởi các điệp viên làm việc cho Thủ tướng Phổ, Otto von Bismarck. Các bác sĩ báo cáo rằng Otto bị bệnh tâm thần vào tháng 1 năm 1872. Từ năm 1873, ông bị biệt giam trong gian phía Nam của Cung điện Nymphenburg. Bác sĩ điều trị của ông là Tiến sĩ Bernhard von Gudden, người sau này chẩn đoán anh trai của Otto, là vua Ludwig II, bị bệnh tâm thần mà không thèm khám và không hỏi anh ta một câu nào, điều này đặt ra câu hỏi về năng lực và động cơ của ông ấy. Cả Ludwig và Otto đều coi thường Phổ, còn chú của họ, Thân vương Luitpold và Gudden đều ủng hộ việc Phổ vươn lên thống trị. Một số người đương thời tin rằng những chẩn đoán của Gudden về Otto và Ludwig được thúc đẩy bởi những cân nhắc chính trị và rằng có thể và lẽ ra phải làm nhiều hơn nữa để giúp đỡ và điều trị cho Otto. Một số người cùng thời cũng tin rằng Bismarck không muốn Ludwig và Otto tiếp tục nắm quyền và quyết định thay thế hai anh em bằng người chú dễ uốn nắn của họ, Luitpold.[8]

Trong Lễ Mình và Máu Thánh Chúa Kitô năm 1875 tại Nhà thờ Đức Bà München, Vương tử Otto, người không tham dự buổi lễ tại nhà thờ, đã lao vào nhà thờ trong trang phục đi săn và quỳ gối trước người chủ tế, Đức Tổng Giám mục Gregor von Scherr, để cầu xin sự tha thứ cho tội lỗi của mình. Thánh lễ trọng thể bị gián đoạn, vương tử không chống cự khi bị hai mục sư dẫn đi. Otto sau đó được chuyển đến Cung điện Schleissheim và bị giam giữ ở đó, khiến ông rất thất vọng. Gudden không hề cố gắng chữa trị cho Otto; có thể Otto đã bị đánh thuốc mê nặng. Lần xuất hiện cuối cùng trước công chúng của Otto là sự hiện diện của ông bên cạnh anh trai mình trong cuộc diễu hành của Nhà vua vào ngày 22 tháng 8 năm 1875, tại Marsfeld ở Munich. Từ ngày 1 tháng 6 năm 1876, ông ở lại lâu đài ở Ludwigsthal trong Rừng Bayern vài tuần. Vào mùa xuân năm 1880, tình trạng của ông trở nên tồi tệ hơn. Năm 1883, ông bị giam dưới sự giám sát y tế tại Cung điện Fürstenried gần Munich, nơi ông sẽ ở đó đến hết cuộc đời. Cung điện đã được cải tạo đặc biệt để giam giữ ông. Ludwig thỉnh thoảng đến thăm em trai vào ban đêm và ra lệnh không được sử dụng bạo lực đối với ông.

Năm 1886, quan chức y tế cấp cao của hoàng gia viết một tuyên bố rằng Otto bị bệnh tâm thần nặng.[9] Otto có thể đã mắc bệnh tâm thần phân liệt.[10] Người ta cũng lập luận rằng căn bệnh của ông là kết quả của bệnh giang mai, điều này cũng có thể là nguyên nhân khiến ông bị liệt trong những năm sau đó.[11]

Năm 1894, Otto đã có dấu hiệu hồi phục và được phép tham dự Lễ hội rượu sâm panh ở Bamberg, nơi ông đã đập vỡ 65 chai 'sâm panh cao cấp'.[12]