Максимилиан родился 6 июля 1832 года в Вене. Военную службу проходил на флоте. В 1854 году, в возрасте 22 лет, стал главнокомандующим австрийским флотом. В связи с тем, что он любил флот, в его лице австрийский флот получил мощного сторонника в австрийской императорской фамилии. Он провёл много реформ флота, и организовал военно-морскую базы в Триесте и Поле. По его инициативе в 1857—1859 годах была организована научная экспедиция, в ходе которой фрегат «Новара» стал первым австрийским кораблём, совершившим кругосветное путешествие.
В 1857 году Максимилиан стал вице-королём Ломбардии-Венеции. В том же году он вступил в брак с бельгийской принцессой Шарлоттой (1840—1927), дочерью бельгийского короля Леопольда I. В качестве австрийских наместников они поселились в Милане. В 1859 году император Франц-Иосиф, возмущённый либеральной политикой Максимилиана, сместил его с поста вице-короля. Так как Австрия вскоре почти полностью потеряла свои владения в Северной Италии, то супруги поселились на вилле Мирамаре близ Триеста. Детей у супругов не было.
В 1863 году при поддержке французского императора Наполеона III получил титул и корону Императора Мексики. После прибытия в Мексику в 1864 году столкнулся с противодействием со стороны республиканцев во главе с Бенито Хуаресом.
Максимилиан написал Хуаресу письмо с предложением объединить усилия в выводе страны из кризиса. Император и на деле продолжил либеральный курс республиканцев. В декабре 1864 года Максимилиан подтвердил национализацию церковных имуществ и все остальные антицерковные законы Хуареса. Были декларированы свобода печати, амнистия сложившим оружие республиканцам и даже обязательное среднее образование. Создана комиссия по изучению нужд коренного населения. Пеоны объявлены полноправными гражданами империи. Отменялась оплата труда пряностями.
Однако Максимилиану не удалось убедить республиканцев сложить оружие. А после окончания Гражданской войны в США Соединенные Штаты начали активную помощь правительству Хуареса. В это время Наполеон III был вынужден отозвать мексиканский контингент своих войск, после чего участь Максимилиана была решена. Максимилиан попытался организовать собственную армию, но без особого успеха. С её остатками он был окружен под Керетаро. После 71-дневной обороны один из полковников сдал свой участок фронта, император был захвачен в плен. Несмотря на просьбы всех европейских монархов, президента США Эндрю Джонсона, Дж. Гарибальди и Виктора Гюго, Хуарес приказал расстрелять «Максимилиана Габсбурга, называющего себя императором Мексики» вместе с оставшимися до конца ему верными генералами Мирамоном и Мехией. 19 июня 1867 года они были расстреляны на холме Лас-Кампанас.
Тело Максимилиана было доставлено на французском военном корабле в Европу, привезено в Вену и захоронено в Императорском склепе венской Капуцинеркирхе.
por la gracia del Dios y la voluntad de la gente, Emperador de M?xico («Божьей милостью и волей народа, Император Мексики»).