แกรนด์ดัชเชสมาเรีย เตเรซาแห่งลักเซมเบิร์ก พระราชาสมภพในมาเรียนเนา กรุงฮาวานา ประเทศคิวบา ทรงเป็นบุตรีของนายโคเซ อันโตเนียว เมสเตร อี บาติสตา-ฟายา กับนางมาเรีย เตราซา อี บาติสตา-ฟายา เด เมสเตร ทั้งคู่มาจากครอบครัวชนชั้นกระฎุมพี ผู้มีเชื้อสายสเปน

ในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2502 เมื่อเกิดการปฏิวัติคิวบา มาเรีย เตเรซาได้ออกจากคิวบาพร้อมกับพ่อแม่ของเธอ ครอบครัวได้ตั้งถิ่ฐานที่ นิวยอร์ก ประเทศสหรัฐอเมริกา ที่ซึ่งได้ศึกษาในวัยเยาว์ที่โรงเรียนแมรีเมานต์ จากพ.ศ. 2504 ได้ศึกษาที่ Lycée Français ในวัยเด็กพระองค์ได้เข้าฝึกบัลเล่ต์และร้องเพลง ได้ฝึกเล่นสกี สเก็ตน้ำแข็งและกีฬาทางน้ำ เธอได้อาศัยที่ นิวยอร์ก,แซนเทนเดอร์ สเปนและกรุงเจนีวา

ในพ.ศ. 2523 ทรงสำเร็จการศึกษาจากมหาวิทยาลัยเจนีวา สายรัฐศาสตร์ นางสาวเมสตร์ได้พบกับเจ้าชายอ็องรีที่มหาวิทยาลัยนั้น และได้เรียนวิชาต่างๆร่วมกัน