อาร์ชดัชเชสมารี-วาเลอรี ประสูติเมื่อวันที่ 22 เมษายน พ.ศ. 2411 ณ เมืองบูดา เมืองฝั่งตะวันตกของกรุงบูดาเปสต์ เมืองหลวงของประเทศฮังการี เป็นพระราชธิดาและพระราชบุตรองค์สุดท้องในสมเด็จพระจักรพรรดิฟรานซ์ โจเซฟที่ 1 และสมเด็จพระจักรพรรดินีเอลิซาเบธแห่งออสเตรีย พระองค์ทรงได้รับเลี้ยงดูจากสมเด็จพระจักรพรรดินี พระราชมารดา โดยเป็นพระองค์เดียวที่ทรงรับเลี้งดูอุปการะจาก อาร์ชดัชเชสโซฟี ผู้เป็นพระอัยยิกาของพระองค์ ส่วนพระเชษฐา และพระเชษฐภัคินีพระองค์อื่นๆ ทรงได้รับการอุปการะเลี้ยงดูจากสมเด็จพระราชอัยยิกาจนถึงพระชนมายุ 10 ชันษา สมเด็จพระราชอัยยิกาทรงอนุญาตให้ทั้ง 3 พระองค์ประทับอยู่กับสมเด็จพระราชมารดาได้ ด้วยความที่อาร์ชดัชเชสโซฟี ทรงไม่ชอบพระสุณิสาของพระองค์ ได้ทรงให้ร้ายพระองค์ว่า อาร์ชดัชเชสมารี-วาเลอรี ทรงไม่ใช่พระธิดาของสมเด็จพระจักรพรรดิฟรานซ์ โจเซฟ หากแต่เป็นพระธิดาของชู้ลับของสมเด็จพระจักรพรรดนี โดยแทนที่สมเด็จพระจักรพรรดิจะทรงกริ้วพระมเหสี โดยทรงเชื่อคำพูดของพระราชมารดา แต่กลับทรงกริ้วพระมารดาแทน ที่ทรงกลั่นแกล้ง ให้ร้ายพระมเหสีของพระองค์มาโดยตลอด ซึ่งอาร์ชดัชเชสมารี-วาเลอรี มีพระพักตร์ละม้ายคล้ายคลึงกับสมเด็จพระราชบิดาไม่มีผิดเพี้ยน อาร์ชดัชเชสโซฟีทรงทราบที่พระโอรสทรงกริ้วพระองคมาก ถึงกับเสียพระทัย ซึ่งจากนั้น พระองค์ก็ไม่ทรงเข้าไปยุ่มย่ามอะไรกับสมเด็จพระจักรพรรดินีและพระราชบุตรอีกเลย