In het voorjaar van 1865 beviel ze van haar tweede kind, een tere, tengere zoon, Otto Franz Joseph. De jonge moeder viel steeds meer. Onbegrijpelijke stemmingswisselingen voor haar man, periodes van depressie en hectische levensvreugde wisselden elkaar af. Uiteindelijk had ze eindelijk genoeg van Graz en boog haar man voor haar wens om onmiddellijk naar Wenen te verhuizen. Geconfronteerd met zijn strenge moeder Sophie was hij op alles voorbereid. Maar ze zag dat zijn zieke vrouw, opnieuw zwanger, getekend was door de dood.
De aartshertog verwierf een paleis aan de Favoritenstrasse, liet het verbouwen en aanpassen aan het huis. Kort na Kerstmis 1868 werd de derde zoon geboren en vanwege haar gezondheidssituatie werd verwacht dat de jonge vrouw niet zou herstellen. Maar vanwege haar wil om te leven overwon ze haar ziekte, ging ze naar Weense bals, het Burgtheater en de opera. Uit voorzorg bleef ze echter uit de buurt van haar zoons, onnodig omdat ze haar ziekte op hen had overgedragen.
Ze beviel van een vierde kind, in kasteel Artstetten bij Pöchlarn (Neder-Oostenrijk), Margaretha Sophie.
Maria Annunciata en Karl Ludwig kregen vier kinderen:
- Frans Ferdinand
- Otto Frans
- Ferdinand Karel
- Margaretha Sophie
