Toen Otto Frans 6 jaar oud was, overleed zijn moeder aan een longziekte die veel voorkwam in haar familie. Samen met zijn oudere broer Franz Ferdinand groeide hij op onder leiding van graaf Ferdinand Christoph Eberhard von Degenfeld-Schonburg. De Weense residentie van de familie was in het Paleis Aartshertog Karl Ludwig aan de Favoritenstrasse7, Villa Wartholz en kasteel Artstetten werden gebruikt als zomerresidenties.
Hoewel aartshertog Otto Frans, zoals een aantal Habsburgers, niet de meest ijverige van alle studenten was en zijn leraren vaak parten speelde, was hij vanwege zijn opgewekte karakter buitengewoon populair bij zowel de leraren als zijn familieleden. Zoals blijkt uit de dagboeken van zijn vader, die alle zes de kinderen dezelfde liefde probeerde te geven, is te zien dat Otto Frans veel voor hem heeft betekend. Otto Frans bedankte zijn vader met dezelfde genegenheid en bezocht hem zo vaak als hij kon.