Carlotta del Belgio nata principessa del Belgio, divenne arciduchessa d'Austria e imperatrice del Messico grazie alle sue nozze con Massimiliano I.
Unica figlia femmina di Leopoldo I, Re dei Belgi (1790–1865) e della sua seconda moglie Luisa d'Orléans, Principessa d'Orléans (1812–1850), Carlotta nacque nel Palazzo Reale di Laeken in Belgio. Carlotta ebbe tre fratelli: Luigi Filippo, che morì nell'infanzia, Leopoldo, che alla morte del loro padre divenne Leopoldo II del Belgio e Filippo, Conte di Fiandra. Ella era anche una cugina della Regina Vittoria del Regno Unito e di suo marito, il Principe Alberto, nonché di Ferdinando II del Portogallo.
La sua nonna preferita Maria Amalia di Napoli e Sicilia, Regina dei Francesi, era la consorte di Luigi Filippo di Francia, ed una nipote di Maria Antonietta. Maria Amalia fu una confidente intima di Carlotta, e il giorno del suo matrimonio nel 1857, indossava un braccialetto con un ritratto una sua miniatura. Nonna e nipote corrispondevano regolarmente, soprattutto in seguito quando Carlotta era in Messico.
Quando Carlotta ebbe dieci anni, sua madre, la Regina Luisa, morì di tubercolosi e Carlotta fu affidata alla contessa di Hulste, una cara amica di famiglia. Anche se giovane, la principessa aveva la sua casa; ma per un paio di settimane fuori dell'anno, Carlotta soggiornava a Claremont con Maria Amalia e il resto della famiglia di sua madre in esilio.
La sua istruzione religiosa fu affidata al redentorista Victor-Auguste-Isidore Dechamps, fratello dell'allora ministro degli affari esteri e, più tardi, vescovo di Malines.
Quando Carlotta compì sedici anni ebbe come pretendenti il principe Giorgio di Sassonia e il re Pietro, quest'ultimo candidato dalla Regina Vittoria. Nel mese di maggio del 1856, la principessa conobbe a Bruxelles l'arciduca Ferdinando Massimiliano d'Austria (1832-1867), fratello cadetto dell'imperatore d'Austria Francesco Giuseppe.
Il 27 luglio 1857 Carlotta e Massimiliano si sposarono a Bruxelles. Alla corte di Vienna ella fu molto apprezzata da sua suocera Sofia di Baviera, che vedeva in lei l'esempio perfetto di moglie per un arciduca austriaco. Carlotta detestava l'Imperatrice Elisabetta (nota come Sissi, la moglie di Francesco Giuseppe). Si diceva che all'arciduchessa non piaceva il profondo legame esistente tra l'imperatrice e Massimiliano, che erano confidenti e condividevano lo stesso gusto per molte cose, specialmente perché sua cognata era universalmente ammirata per la sua bellezza e fascino.
Gli arciduchi arrivarono a Milano il 6 settembre 1857 e vi risiedettero fino al 1859, quando Massimiliano venne congedato dal suo incarico. Egli infatti aveva tentato di governare il regno seguendo principi liberali, scontrandosi però con l'autorità di Vienna.
Carlotta e Massimiliano si ritirarono per qualche tempo a vita privata, soggiornando soprattutto a Trieste dove fecero costruire il castello di Miramare, fino a quando, il 3 ottobre 1863, giunse alla loro residenza una delegazione di emigrati messicani per offrire ufficialmente all'arciduca la corona del Messico. In realtà i negoziati per questo progetto erano già in corso da più di due anni. Napoleone III di Francia si dichiarò pronto a sostenere militarmente Massimiliano come imperatore, essendo interessato alla formazione di un'area di cultura latina e cattolica in America centrale, per contrastare la crescente influenza dei nascenti Stati Uniti d'America. Dopo un periodo di esitazioni, il 10 aprile 1864 Massimiliano, essendo stato informato del risultato a lui favorevole di un referendum indetto in Messico, accettò la "corona della Nazione messicana".
I nuovi sovrani fecero la loro entrata solenne a Città del Messico, il 12 giugno del 1864, trovando un paese disorganizzato e sconvolto dall'insicurezza e dall'anarchia. Risultò presto evidente che era stata una minoranza della popolazione ad aver fatto appello a loro, sovrani stranieri, e non la maggioranza. Nonostante tutto essi iniziarono il loro regno con generosa fiducia: l'imperatore riuscì inizialmente a riconciliare i partiti politici, mentre l'imperatrice si rese popolare visitando la città di Veracruz durante un'epidemia di febbre gialla.
Carlotta e Massimiliano non ebbero figli, ma nel 1865 la coppia imperiale adottò Agustín de Iturbide y Green e Salvador de Iturbide y Marzán – nipoti di Agustín de Iturbide y Arámburu, un ex imperatore del Messico (r. 1822-23). Diedero al piccolo Agustín di due anni il titolo di "Sua Altezza, Il Principe di Iturbide" —simili titoli imperiali furono accordati a vari membri della estesa famiglia del bambino, ma mai l'intenzione di dargli il trono, poiché non di sangue reale. Massimiliano spiegò egli stesso che era tutta una farsa per ottenere da suo fratello, l'Arciduca Carlo Ludovico d'Austria, che uno dei suoi figli diventasse erede. Gli eventi esplosivi del 1867 delusero le speranze di eredità, e una volta diventato adulto, Agustín rinunciò tutti i diritti al trono messicano, servì nell'esercito messicano, ed infine, si stabilì come professore all'Università di Georgetown.
Alcune voci insistono che, nel 1866, Carlotta aveva una relazione con un ufficiale belga, il Colonnello Alfred Van der Smissen e che diede alla luce un figlio, Maxime Weygand, a Bruxelles il 21 gennaio 1867. Weygand rifiutò di confermare o negare le voci persistenti così la sua parentela rimane incerta. Weygand era un militare francese che combatté sia nella I che nella II guerra mondiale.[2]
La situazione politica degenerò velocemente. Il 9 luglio 1866 Carlotta lasciò il Messico per ritornare in Europa. Essa si recò a patrocinare la causa del marito prima a Parigi, poi a Roma, senza ottenere alcun risultato. Napoleone III, a causa dei mutamenti avvenuti nel quadro politico europeo, abbandonò ogni progetto riguardante il Messico.
Durante la sua permanenza a Roma, dove andò per chiedere l'aiuto di papa Pio IX, Carlotta diede i primi segni di un grave squilibrio mentale. Il 7 ottobre il fratello Filippo la raggiunse e la condusse a Miramare, dove rimase sotto la, pare, crudele sorveglianza degli agenti della sicurezza austriaca fino a quando i suoi fratelli riuscirono, con difficoltà, a ricondurla in Belgio.
Il 19 giugno 1867 Massimiliano venne fucilato dai repubblicani a Querétaro.
Dopo un breve momento di lucidità, nel periodo immediatamente successivo alla morte del marito, Carlotta sprofondò definitivamente nella follia. Trascorse il resto della sua vita nella tenuta di Bouchout, appositamente acquistata per lei dal fratello Leopoldo, il quale era legato alla sorella da un profondo affetto.