Figlia dell'imperatore Leopoldo I e di Margherita Teresa di Spagna, nacque a Vienna il 18 gennaio 1669.
Nel 1685 sposò Massimiliano II Emanuele di Baviera principe elettore dal quale ebbe due figli morti in culla e Giuseppe Ferdinando Leopoldo che morì a soli sei anni.
Maria Antonia, depressa per il matrimonio infelice e provata dalle gravidanze, morì il 24 dicembre 1692 dopo due mesi dall'ultimo parto.
Nel suo testamento lasciò ai figli i diritti sulla corona spagnola che ereditava dalla madre con la clausola che se il bambino fosse morto prematuramente tali diritti andassero a Leopoldo I.
Quando Carlo II re di Spagna morì nel 1700 ebbe inizio la guerra di successione spagnola alla quale presero parte anche Leopoldo I e Massimiliano Emanuele che contendevano, appunto, per i diritti ereditari di Maria Antonia.