Filla segona dels vuitens comtes del Montijo, era marquesa d’Ardales de Moya i comtessa de Teba, de Mora i de Baños, entre altres títols. S’educà a la Gran Bretanya i a França, on freqüentà els ambients literaris. El 1853 es casà amb Napoleó III, amb el qual tingué un únic fill, Napoleó Lluís Eugeni Joan Josep Bonaparte (1856). Extremament catòlica, feu costat al partit ultramuntà, oposat a la política italiana de l’emperador, junt amb el qual el 1858 sortí il·lesa de l’atemptat perpetrat per Felice Orsini. Destacà com a mecenes i com a protectora de les arts i les lletres, bé que la seva preocupació per la moral catòlica influí en una intensificació de la censura.
Durant les absències de Napoleó III (1859, 1865 i 1870) es feu càrrec de la regència, i així mateix el representà en actes internacionals, entre d’altres la inauguració del canal de Suez (1869). Incità Napoleó III a la invasió francesa de Mèxic (1862-67) en suport de Maximilià I de Mèxic i a la guerra contra Prússia, i després de Sedan (1870) hagué d’exiliar-se a la Gran Bretanya. En morir Napoleó (1873) passà a Biarritz, i el 1880 retornà definitivament a Anglaterra. El 1887 fou nomenada padrina de Victòria Eugènia de Battenberg, futura reina consort del rei Alfons XIII. Morí durant una estada a Madrid.