อาร์คดัชเชสมาเรีย ลูโดวิก้าทรงประสูติเมื่อวันที่14 ธันวาคม พ.ศ. 2330 ณ เมืองมอนซา ประเทศอิตาลี เป็นพระธิดาองค์สุดท้องจากทั้งหมด 10 พระองค์ ของอาร์คดยุคเฟอร์ดินานด์แห่งออสเตรีย-เอสต์ และพระชายาเจ้าหญิงมาเรีย เบียทริซ ริคคิอาร์ด้าแห่งเอสต์ (องค์รัชทายาทหญิงแห่งแคว้นโมเดน่าและเรจจิโอ้) โดยเมื่อทรงพระเยาว์ พระองค์มีพระนามเดิมว่า มาเรีย ลุยเกีย (Archduchess Maria Luigia of Austria-Este)

พระองค์ทรงเข้ารับการศึกษาพร้อมกับพระเชษฐา และพระเชษฐภัคินี โดยทุกพระองค์ทรงได้รับการศึกษาอย่างเข้มงวดจากสมเด็จพระราชอัยกี สมเด็จพระจักรพรรดินีนาถมาเรีย เทเรซ่า โดยพระองค์มีพระบัญชาให้อาจารย์สอนอย่างเข้มงวด ทั้งเรื่องมารยาทและขนบธรรมเนียมประเพณี ในช่วงทรงพระเยาว์ อาร์คดัชเชสมาเรีย ลุยเกียทรงประทับอยู่ในปราสาทมอนซาในนครมิลาน พระบิดาของพระองค์ทรงเป็นผู้ว่าการรัฐลอมบาร์ดี พระบิดา พระมารดา รวมทั้งพระเชษฐา และพระเชษฐภัคินีทรงประทับอยู่ในมิลานจนถึงการรุกรานของนโปเลียน โบนาปาร์ตที่นำกองทัพฝรั่งเศสามารถยึดครองมิลานได้เมื่อวันที่ 16 พฤษภาคม พ.ศ. 2339 พระบิดาได้พระชายาและพระบุตรหลบหนีไปยังเมืองทรีเอสต์ สมเด็จพระจักรพรรดิฟรานซ์ พระนัดดาทรงส่งขบวนราชรถไปรับสมเด็จพระราชปิตุลามายังกรุงเวียนนา อาร์คดัชเชสมาเรีย ลุยเกียและพระบิดา พระมารดา รวมทั้งพระเชษฐาและพระเชษฐภัคินีทรงประทับอยู่ที่พระราชวังดีทริชสไตน์ จนพระบิดาสิ้นพระชนม์เมื่อปีพ.ศ. 2349