Mariana de Austria nació en la ciudad austriaca de Wiener Neustadt el 22 o 23 de diciembre de 1634. Mariana fue la segunda hija del emperador Fernando III del Sacro Imperio Romano Germánico y de su primera esposa, la infanta María Ana de España, con quien tuvo seis vástagos. María Ana era hija de Felipe III de España y por lo tanto, hermana de quien terminaría siendo su yerno.
Mariana había sido elegida para casarse con su primo, el príncipe Baltasar Carlos. La princesa tenía entonces doce años y era una niña alegre que poco se imaginaba todas las desdichas que iba a sufrir. En plena negociación sobre su enlace, el heredero a la corona española fallecía repentinamente de unas fiebres el 9 de octubre de 1646. Felipe IV, su tío, quedó consternado ante la nueva situación. Viudo de su primera esposa, Isabel de Borbón, no tenía intención de volver a casarse, pues ya había conseguido un heredero. Pero tras la desaparición de Baltasar Carlos, tuvo que replantearse un nuevo matrimonio en busca de descendencia. Así que optó por escoger a su sobrina Mariana. Pasaron unos años hasta que la niña casadera pudo atravesar una Europa en llamas y llegar hasta España para casarse con su tío, quien tendría que haber sido su suegro. Hacia 1649 Mariana estaba ya instalada en el Real Alcázar de Madrid donde congenió desde el primer momento con su prima e hijastra María Teresa. Pero los días de juegos infantiles serían pronto sustituidos por la obligación de estado. En 1651 la reina era ya núbil y empezó un largo calvario de embarazos. El 12 de julio de aquel mismo año, no había cumplido aún los diecisiete, daba a luz a su primera hija. Y se enfrentaba por primera vez a la amenaza de muerte por sobreparto. Este sería el primero de seis alumbramientos, tres niñas y tres niños, de los cuales solamente sobrevivirían la primera y el último.
Después de dar a luz a la infanta Margarita, futura emperatriz del Imperio Germánico, Mariana empezó a sufrir terribles jaquecas. Su débil salud se agravó dos años después con una viruela que marcó su rostro para siempre. Enfermedades y partos difíciles seguidos, en los que la joven reina veía desfilar niños muertos, agriaron su alegre carácter irremisiblemente. El último parto, el 6 de noviembre de 1661, lo enfrentó seis días después de haber enterrado a su hijo Felipe Próspero. Aquel frío día de invierno nacería Carlos, un niño feo y extremadamente enfermizo que tardó años en poder caminar y aguantarse derecho por sí mismo.
Cuando Mariana de Austria aun no había superado su frustración como madre, tuvo que hacer frente a otro drama personal y político. El 17 de septiembre de 1665 fallecía Felipe IV. Se convertía automáticamente en regente, según estaba estipulado en el testamento del rey, hasta que su hijo Carlos alcanzara la mayoría de edad con catorce años.