Keizer Franz Joseph I en koning Leopold II van België koesterden het plan om Stefanie te hertrouwen met aartshertog Franz Ferdinand, erfgenaam van het Oostenrijks-Hongaarse rijk na de dood van Rudolf. De laatste koesterde echter andere huwelijksplannen met gravin Sophie Chotek von Wognin, een hofdame van het Habsburgse hof. Maar Stefanie zelf wilde trouwen met een aristocraat: graaf Elemér Lónyay de Nagy-Lónya et Vásáros-Namény, een Hongaarse edelman van lagere rang, van protestants geloof, en een jaar ouder dan zij. Na zijn rechtenstudie in Boedapest was hij in diplomatieke dienst gegaan.
In het jaar 1886 werd hij benoemd tot raadgever van de gezantschap. Hij werkte in Boekarest, daarna in Sint-Petersburg en Brussel. In 1890 werd hij keizerlijk en koninklijk kamerheer aan het Oostenrijkse hof. Gepromoveerd tot ambassadesecretaris in 1892, werkte hij in Sint-Petersburg, Parijs, Londen en Stuttgart. Vervolgens profiteerde hij van een jaar verlof om naar Afrika en de mediterrane landen te reizen. In 1895 vergezelde hij aartshertog Lodewijk Victor als lid van de keizerlijke gezantschap tijdens de kroning van tsaar Nicolaas II in Sint-Petersburg. In 1896 werden hij en zijn broer Gábor verheven tot de waardigheid van graaf. In 1897 nam hij ontslag bij de buitenlandse dienst en trok hij zich terug uit de openbare dienst. Om met Stefanie te kunnen trouwen, bekeerde hij zich tot het katholicisme.
Stefanie durfde haar vader niet van tevoren te waarschuwen voor haar huwelijksplannen. Ze koos ervoor om zich in oktober 1899 per brief te richten aan koningin Victoria, die haar steunde. De koning van België weigerde echter zijn dochter te zien trouwen met een man van lagere rang. Stefanie krijgt een negatief antwoord van Leopold II:
“Mijn vader antwoordde me in de strengste en hardste bewoordingen dat hij me zijn toestemming weigerde. De brief van koningin Victoria had zijn doel gemist. Hij gaf ook haar een uiterst levendig antwoord, waarin hij zelfs liet doorschemeren dat ze zich beter niet kon bemoeien met zaken die haar niet aangingen”.
De Belgische vorsten, beledigd dat Stefanie niet in de eerste plaats met hen sprak over haar huwelijksprojecten, verbraken elke relatie met hun dochter en verboden haar terug te keren naar België. Leopold II was zelfs van plan om zijn tweede dochter de titel van Koninklijke Hoogheid in te trekken, maar juristen van de rechtbank toonden de onmogelijkheid hiervan aan. De koning verbood zijn jongste dochter Clémentine om met Stéphanie te corresponderen en dreigde de jaarlijkse lijfrente van 50.000 frank die ze ontving af te schaffen, hoewel Franz Joseph I hem dat afraadde.
Op 22 maart 1900 in Miramare Castle en na elf jaar weduwschap, trouwde Stefanie met graaf Elemér Lónyay de Nagy-Lónya en Vásáros-Namény. De keizer gaf met tegenzin toestemming, maar Stefanie verloor haar rang en haar keizerlijke titels door te hertrouwen, terwijl haar dochter Elisabeth Marie in Wenen bleef onder de voogdij van haar grootvader. Het huishouden van de voormalige kroonprinses werd ontbonden: iedereen die er deel van uitmaakte werd ontslagen, maar sommigen van hen werden toegewezen aan de dienst van haar dochter. De door Stefanie uitgeoefende patronaten werden haar ontnomen en zij ontving aldus een jaarlijks pensioen van ƒ 100.000. Haar nieuwe echtgenoot had op zijn beurt een jaarinkomen van 50.000 gulden.
De Oostenrijkse pers, en in het bijzonder het tijdschrift Die Presse, zag in dit huwelijk een “bepaalde wonderbaarlijke romantiek in de daad die de prinses opvoert omdat deze het portaal van de Hofburg voor haar sloot, tegelijkertijd bedachtzaam en de blik vol veelbelovende beelden, ging toen naar het zuiden waar ze binnenkort niet langer prinses-weduwe zal zijn”. De nieuwe echtgenoten vestigden zich aanvankelijk in het Palais Zichy in Wenen.
