Figlia naturale dell'imperatore Carlo V, fu riconosciuta dal padre solo nel 1529 e le venne poi assegnato in dote un ducato in Abruzzo, dove si trasferì. Nel 1536 sposò Alessandro de Medici, duca di Firenze, di cui rimase vedova appena un anno dopo. Nel 1538 il papa Paolo III le impose le nozze con il nipote Ottavio Farnese; attraverso questo matrimonio acquisì il titolo di duchessa di Parma. Nel 1559 ebbe dal fratellastro Filippo II l'incarico di governatrice delle Fiandre; ma nel 1568 tornò nei suoi possedimenti dell'Italia centrale, risiedendo a Cittaducale (Ri), l'Aquila e poi Ortona.