Fruto del matrimonio entre el rey Leopoldo I de Bélgica y su segunda esposa Luisa María de Orleans, nació el 7 de junio de 1840 en el Castillo de Laeken en Bruselas, la princesa María Carlota Amelia Victoria Clementina Leopoldina.
Carlota tuvo una infancia feliz y algo inusual para su época, pues recibió la misma educación que sus hermanos varones, teniendo clases de política, filosofía, historia, pintura, literatura, etc.
Además hablaba varios idiomas: francés, español, alemán e italiano.