她最崇拜的是她的父亲法国国王亨利二世。这就是为什么她总是不喜欢她父亲与他的情妇迪亚娜·德·普瓦捷的关系，这种关系在1536年被公开。亨利把凯瑟琳想据为己有的舍农索城堡给了他的王室情妇，她也把自己置于权力的中心。这种关系将标志着伊丽莎白的个性，这将反映在她的婚姻中，当她遭受丈夫的一些不忠时，她总是想到迪亚娜对她母亲的伤害，这让她非常痛苦，因为她不想经历同样的情况。

爱德华六世突然去世后，由于法国和西班牙决定通过婚姻联盟实现和平，他所承诺的替代者是卡洛斯王子。1559年4月3日签署了一项条约，该条约旨在消除法国和西班牙之间的所有不和原因，实现既无赢家也无输家的公正和平。两个主要政党放弃了一些东西，但得到了另一些东西，发誓在国王、继承人和臣民之间建立永久的友谊。卡托-坎布雷西斯条约的真正保障是婚姻。

卡洛斯王子的身体发育是有缺陷的，因为他在11岁时曾患过疟疾，导致脊柱和腿部发育不正常，所以他不能直立行走，一瘸一拐。费利佩二世曾想过让他迎娶苏格兰女王玛丽一世，这是一场冒险的婚姻，因为它将引起法国、英国以及神圣罗马帝国的敌意。这些原因，再加上王子的个性，使费利佩对谈判降温。另一方面，卡洛斯想统治哈布斯堡的尼德兰，就像他父亲在1559年答应他的那样，但这些领土的不稳定加上君主的不信任，使他背弃了这个承诺，事实上他甚至没有召见他来讨论这个问题。

卡洛斯的父亲费利佩二世曾与英格兰女王玛丽一世结婚，他对她没有任何感情，只是为了政治和战略利益而寻求婚姻联盟。玛丽于1558年11月17日无子而亡，费利佩不想断绝与英格兰的关系，因此他向其亡妻的妹妹英格兰女王伊丽莎白一世发出求婚。然而，她迟迟没有答复，这时她得知费利佩也在考虑与瓦卢瓦家族生殖器畸形，没有月经，阴道增生。这就是为什么费利佩二世急需得到一个健康的男性继承人，并且拒绝了新的英国女王，决定修改卡洛斯和伊丽莎白的联盟计划，自己成为年轻的法国公主的丈夫。

后来关于伊丽莎白与卡洛斯不忠的指责，以及她的死亡是由这个原因引起的理论，都没有历史依据，因为相反， 费利佩二世盲目地信任他的妻子。这种信心的证明是，1565年，他派她在阿尔巴公爵的陪同下前往法国进行外交访问，以便凯瑟琳·德·美第奇改变对新教徒的政策方向。尽管巴约纳的谈话并不成功，但费利佩对伊丽莎白的表现并没有责备，事实上，她是他妻子中唯一参与王国政治的人。

国王自然希望尽快见到新娘本人，而在仪式之前的任何会面都有悖于良好的礼仪和礼节，他的侍从们想办法让他从一个隐蔽的护民官那里瞥见了她。

这场代理婚礼于1559年6月22日在巴黎举行。国王费利佩二世的代表是阿尔瓦公费尔南多·阿尔瓦雷斯·德·托莱多。有一个盛大的庆祝活动，作为当时传统的一部分，新娘和新郎几乎立即完成了婚姻。然而，费利佩不在，所以，在新婚之夜，伊丽莎白在她的房间里接待的不是她的丈夫，而是阿尔瓦公爵。一大群法国贵族在场见证了房间里发生的一切，而伊丽莎白的父母也在场。公爵做了一个象征性的动作，类似于婚姻的完成，没有实际的身体接触。这一行为的高潮是公爵向伊丽莎白鞠躬，此后伊丽莎白对他产生了深深的怨恨。2月2日，举行了守灵弥撒，因为结婚仪式不包括这个。

除了联盟中包含的政治优势外，人们还希望伊丽莎白能像她的母亲凯瑟琳一样多产，她曾为亨利二世生了九个孩子。在这次结合时，她只有13岁，国王33岁。法国公主13岁，即将满14岁，这在当时的皇室婚姻中并不是什么丑闻，因为这些婚姻应该是一种重要的承诺，其完成时间被推迟到适婚年龄。她的妹妹克洛德在小她一岁的时候就已经结婚了，她的母亲在14岁的时候也结婚了。这是一场所有人都渴望的和平，因此年轻的伊丽莎白在西班牙人中被亲切地称为和平的伊莎贝尔。

庆祝活动包括一场比武，在这场比武中，她的父亲亨利受了重伤，因为与亨利比武的蒙哥马利伯爵的长矛刺入了国王的眼睛。几天后，他于1559年7月10日去世。事故发生时，伊丽莎白也在场。她的父亲亨利二世国王的去世，不仅给伊丽莎白带来了无与伦比的痛苦，而且还导致她前往西班牙的行程被推迟了。她会一直哀悼他，直到她抵达西班牙的那一刻。

在她的婚礼上，她遇到了画家索福尼斯巴·安圭索拉和女贵族安娜·德·门多萨，她们将与她共度余生，对这位年轻的王后产生了巨大的影响。费利佩二世任命安圭索拉为他的王后的侍从和宫廷画家。在安圭索拉的指导下，伊丽莎白提高了她的业余绘画技巧。安圭索拉在宫廷期间还影响了她未来的女儿伊莎贝尔·克拉拉·欧亨妮亚和卡塔利娜·米卡埃拉的艺术作品。她的侍女克洛德·德·维尼克斯陪同她去西班牙，并经常给她的母亲凯瑟琳写关于伊丽莎白的健康报告。伊丽莎白被描述为害羞，非常敬畏她那可怕的母亲，但在信中有证据表明凯瑟琳对她很温柔，很有爱心。虽然人们承认她的妹妹玛格丽特和她未来的嫂子玛丽比她更漂亮，但伊丽莎白仍然被认为是凯瑟琳有吸引力的女儿之一。伊丽莎白与她的新家庭成员的关系一直都很融洽。王后是她的小姑子胡安娜公主最好的朋友之一，并对她现在的继子卡洛斯充满了爱意。

1560年1月6日，伊丽莎白第一次踏上了西班牙的领土，当时她到达了奥雷阿加，在那里她脱下了特有的白色丧服。同年2月2日，夫妻之间举行了正式仪式。他们在本市的因凡塔多宫举行了婚礼。西班牙将有一位来自法国的王后，被称为伊丽莎白夫人，而不是伊莎贝尔。她的特殊禀赋使她很早就摆脱了她的臣民的恐法症。

这场婚姻花了一年时间才完成，直到王后的月经来潮。古代欧洲的迷信，规定少女在这之前不能主动发生性关系。在强制禁欲期间，国王与宫廷中的一些女士对她不忠。

在国王的情妇中，伊莎贝尔·奥索里奥是费利佩二世的妹妹胡安娜的女伴。她有两个儿子，贝尔纳迪诺和佩德罗，他们父亲的名字从未被告知。1559年至1564年期间，欧弗拉西亚·德·古斯曼也是费利佩二世的情妇，当时正好是国王必须等待他妻子满足成为女人要求才能完成婚姻的时间。1564年，她怀孕了，估计是国王的意思，国王为了平息谣言，强迫欧弗拉西亚嫁给安东尼奥·路易斯·德莱瓦。费利佩资助了欧弗拉西亚，洗礼于1564年春天在马德里的阿尔卡萨小教堂举行，教父母是伊丽莎白本人和奥地利的唐·胡安。王后得知这些恋情后非常痛苦，因为这些恋情勾起了她对童年的痛苦回忆，想起了她父亲与迪亚娜·德·普瓦捷的关系。

王后的晚期月经成为整个西班牙宫廷和法国宫廷的一个重大关切事件。在欧洲的宫廷里，公布年轻公主或王后的第一次月经是一种惯例，因此可以准确地知道，伊丽莎白在1561年8月11日有了第一次出血。伊丽莎白的月经一结束，婚姻就在当晚完成了。 当亲密关系开始时，费利佩完全被他14岁的新娘迷住了，1564年他已经明确地放弃了自己的不忠。他们建立了深厚的感情纽带，关系越来越密切，以至于他们之间产生了真正的爱情。尽管年龄差距很大，但伊丽莎白对她的丈夫也相当满意（在给她母亲的信中，她宣称自己很幸运，嫁给了这样一位迷人的丈夫）。尽管她觉得西班牙的宫廷与法国的宫廷如此不同，她在给母亲的信中说，她对她的丈夫也相当满意：

“在我看来，这个地方是世界上最无趣的地方之一。但我向你保证，夫人，我有这么好的丈夫，我非常高兴，即使再无聊一百倍，我也不会觉得无聊。”

根据国王的传记作者亨利·凯曼的说法，新王后影响了费利佩的个人和政治生活：

“伊丽莎白是一个有着黑色头发和明亮眼睛的少女，有着无限的活力和能量。她把年轻的活力带给了她的丈夫。他花了很多时间和她在一起，甚至讨论他的工作事宜。尽管如此，人们对他们是否有深厚的情感关系有一些怀疑。所有乐观的爱情故事都来自一个来源：法国大使，他们急于向他们的政府证明这桩婚姻是成功的。”

尽管有传闻说费利佩在与伊丽莎白结婚期间有婚外情，就像他以前的婚姻一样，但在观察者看来，这对夫妇的家庭生活似乎相当和谐，支持法国大使的说法，即国王爱他的王后。费利佩非常重视他的妻子，即使在她患天花时也与她保持密切联系。费利佩喜欢组织骑士比赛来娱乐他的妻子，并愿意纵容她的许多愿望。国王夫妇被描述得很幸福，他们的婚姻关系也很稳固，尽管他们分开睡觉和吃饭，正如西班牙的宫廷所遵循的严格的勃艮第礼仪所表明的那样。

随着伊丽莎白来到西班牙宫廷，文艺复兴进入西班牙，主要是在其清醒的宫廷。凯瑟琳·德·美第奇准备了一个庞大的法国随行人员团来陪伴她的女儿，但国王将部分随行人员送回了法国，并在王后侍从中安排了西班牙人员，以便新王后学习语言和习俗，也是为了避免过多的外国影响。伊丽莎白在与法国的政治交往中是她丈夫的重要顾问，新教胡格诺派的存在对邻近的西班牙佛兰德斯产生了影响，通过与她母亲的定期通信，她是她母亲在西班牙宫廷的眼睛和耳朵。国王决定让她作为代表参加1565年在那里举行的巴约纳会议，派她去见她的母亲，她会努力适应，但有些利益并不那么重要。

伊丽莎白会努力适应，但西班牙生活和习俗的某些方面她永远不会欣赏，她怀念法国宫廷的喧嚣和辉煌，怀念郁郁葱葱的森林，怀念她祖父弗朗索瓦一世建造的精致而舒适的文艺复兴时期的宫殿。这位新王后是一位出色的女骑手，她喜欢骑马和打猎，这是西班牙王室舒适度，但她仍然是侧身坐着，这在长途旅行中变得很不舒服，而且最重要的是，她不能控制她的坐骑，需要一个马夫不断帮助她引导马、驴或骡子。这是一种被动的骑行，因为这种姿势阻止了对坐骑的任何行动。

缰绳马镫支撑，因此女士的肩膀和臀部都朝向行进的方向。随着位置的改善，女骑手掌握了缰绳，可以指挥坐骑的运动，获得了优雅和稳固，不仅可以在马背上行走，还可以积极地打猎，将女性的魅力和运动精神结合起来。西班牙宫廷的安装方式将与西班牙人的方式大不相同。

在伊丽莎白表示不喜欢托莱多的阿尔卡萨之后，西班牙宫廷将在马德里的阿尔卡萨永久定居，他们在那里居住了六个月。因此，马德里成为西班牙王国的首都。费利佩二世的这一决定有很多原因：因为该城市相对于西班牙其他地区的良好地理位置，其良好的水供应，以及为了满足他妻子的愿望。伊丽莎白的健康一直受到影响，随着城市的改变而明显改善。

伊丽莎白还向西班牙宫廷介绍了艺术品味，赞助画家、音乐家和诗人。在她的女伴中，她带来了索福尼斯巴·安圭索拉，一个朋友和她的绘画老师。王后交替穿戴法国和西班牙的时装，穿最好的丝绸和天鹅绒，从不重复穿戴，她的母亲定期给她寄来最好的法国和意大利香水。一些顾问警告费利佩，这些衣柜的过度行为会对皇室库房产生影响，但被迷住的费利佩没有理会他们。伊丽莎白的继任者奥地利的安娜女大公，即国王的第四任妻子，后来因被迫紧缩个人开支而承受了后果。

1564年5月，王后被宣布第一次怀孕。医生给她开了通常的草药茶、祈祷、符咒和放血，这实际上削弱了她的能力。三个月后，伊丽莎白流产了一对双胞胎。西班牙医生放弃了他们的病人，但一位意大利医生坚持为她进行了清洗，成功地挽救了伊丽莎白的生命。似乎在这些不幸的事件发生的同时，费利佩继续着他的爱情故事。然而，考虑到他深爱着他的妻子，他做出了忏悔的举动，决心对他的妻子保持忠诚。

王后脆弱的健康状况仍在继续，医生建议她洗澡，但伊丽莎白反对，因为她对任何欣赏她裸体的人都表现得非常谦虚，甚至连她自己的室友都不例外。鉴于新的怀孕时间推迟，王后下令将巴黎第一任主教和殉道者圣欧仁的遗体运往马德里。无论是神的帮助还是自然规律，她后来在1566年8月12日生下了女儿伊莎贝尔·克拉拉·欧亨妮亚奥地利大公阿尔布雷希特七世，继承了尼德兰的政府和财产。

不久之后，伊丽莎白又怀孕了，1567年10月10日，她生下了卡塔利娜·米卡埃拉（卡塔利娜是为了纪念她的外祖母，米卡埃拉是为了纪念她在圣米迦勒八度出生）。卡塔利娜·米卡埃拉将与萨伏依公爵结婚，使费利佩拥有他唯一知道的孙辈，因为他永远没有机会见到他们。随着另一个女孩的出生，宫廷里出现了巨大的失望，伊丽莎白变得很沮丧。虽然她为小女儿的出生感到高兴，但她希望用一个可以继承西班牙王位的儿子来取悦她的丈夫。很快，对继承人的希望再次出现，因为王后还很年轻，可以有更多的孩子。

伊丽莎白非常关心后代问题，因为她知道，作为西班牙的王后，拥有男性后代是她的主要目标之一。尽管如此， 费利佩和伊丽莎白对两个女儿非常亲近，给她们买果酱

1568年，王后的健康受到影响。新的怀孕引起了她的呕吐、头晕，比平时更强烈的头晕，宫廷的医生又试图通过放血来缓解。同年10月3日，她早产了一个怀孕5个月的女婴，她只活了一个半小时。她接受了洗礼，并获得了胡安娜这个名字。伊丽莎白预感到自己的死亡，对没有给丈夫生个儿子并留下她所喜爱的小女儿感到遗憾。她要求把女儿们带到她的房间，因为她想看看她们。她能够向她的女儿们和她的丈夫告别，她的丈夫一直在她身边。医生认为，随着女儿们的离开，她将能够向她的丈夫告别。

医生们认为，随着胎儿的排出，王后的健康状况会得到改善，但他们错了，因为在流产后仅几个小时，伊丽莎白就去世了，年仅23岁。伊丽莎白本来患有肾盂肾炎，当时的医生没有对其进行诊断和治疗。据费利佩的敌人说，她的死是所谓的伊丽莎白和卡洛斯王子之间的恋情的结果，而卡洛斯王子在三个月前就已经去世了。

据说费利佩二世一生中只被见过一次哭泣，就是在他妻子伊丽莎白的葬礼上。年轻王后的遗体被裹在方济各会的衣服里，埋在王室赤足女修道院里，1572年被移到圣洛伦索-德埃尔埃斯科里亚尔的埃斯科里亚尔修道院的婴儿祠里，没有和她的丈夫和其他王后一起，因为她没有成为西班牙国王的母亲。尸体被暴露在外面，直到第二天，它才和小胡安娜的尸体放在一起，被带到阿尔卡萨的小教堂。

费利佩二世的余生都戴着严格的丧服，只有缺乏男性继承人的情况下才会促使他再次结婚。据说，他的性格发生了深刻的变化，变得更加矜持和忧郁。伊丽莎白去世后，她的母亲凯瑟琳为他提供了她最小的女儿玛格丽特·德·瓦卢瓦作为他的新娘。费利佩拒绝了这个提议。相反，他在1570年11月14日娶了他的外甥女，奥地利的安娜女大公。人们认为，费利佩在葡萄牙的玛丽亚·曼努埃拉身上看到了冒险；在英格兰的玛丽一世身上看到了国家的职责；在瓦卢瓦的伊丽莎白身上看到了爱情；而在奥地利的安娜身上看到了对继承人的需求。

1559年4月3日，法王亨利二世与西班牙国王费利佩二世在法国的康布雷签订合约，即卡托-康布雷齐和约（Peace of Cateau-Cambrésis）的第二部分，将对意大利的主导权转让给西班牙，同时收回加莱等几处土地，结束两国在意大利战争（1550~1559）期间的敌对状态，建立友好关系。为表示诚意，按照当时的惯例法、西两国之间还达成了联姻协议。法国方面派出的是国王的长女伊丽莎白公主，西班牙方面原定的人选是王储阿斯图里亚亲王唐·卡洛斯（Don Carlos, Prince of Asturias），这两人年龄和身份相当，本是理想的政治婚姻配对。但费利佩二世的第一任王后英格兰女王玛丽一世（费利佩的第一任妻子葡萄牙公主玛丽亚·曼努埃拉去世时他还没登上王位，故玛丽亚的身份是阿斯图里亚亲王夫人而不是王后）在合约谈判期间去世（1558年），身后没有留下任何子嗣。第二次成为鳏夫的费利佩对独子卡洛斯并不十分满意，而事实上只有一个儿子以备继承王位也的确不保险；于是他决定再次续弦，亲自出马迎娶伊丽莎白。当时在法国代表西班牙出席合约谈判的阿尔发公爵便在巴黎接受了费利佩二世的命令，代表国王出席在法国王宫举行的结婚仪式并率领迎亲使团将新王后奉回。年仅14岁便去国远嫁对于伊丽莎白来说是个不小的考验，她在西班牙宫廷的地位将直接影响到两国的关系。所幸事实证明她没有辜负法国王室的期望，西班牙民众和贵族发现他们的新王后漂亮而优雅，待人接物都有王族风范，于是兴高采烈地为他们国王的第三次大婚欢呼。

按当时的习俗，费利佩与伊丽莎白的结婚庆祝仪式在西班牙门第最高的贵族曼多萨家族（House of Mendoza）的府邸中举行。是夜族长第一代梅利托伯爵迭戈·赫塔多·德·曼多萨（Diego Hurtado de Mendoza, 1st Count of Melito）家中张灯结彩，冠盖云集。名噪一时的“王子三人组”——新王后原本的未婚夫王储唐·卡洛斯，她的小叔和终身好友、刚刚获得王族身份的奥地利亲王唐·胡安（Don Juan of Austria)，国王的外甥（费利佩的异母姐姐帕尔马公爵夫人帕尔马的玛格丽特的独子，因为领主权力等级的问题，帕尔马公爵也被称为帕尔马亲王，所以由于血统和身份的关系亚历桑德罗也可以算是一位王子）、未来的帕尔马公爵亚历山德罗·法尔内塞（Alessandro Farnese）；以及朝中重臣鲁伊·戈麦兹·德·席尔瓦（Ruy Goméz de Silva)——不久将受封为埃波利亲王（Prince of Éboli），此前担任迎亲使的阿尔发公爵等悉数到场。在济济一堂的达官贵人中，主人的独生女安娜·德·曼多萨·德·拉·科尔达（Ana de Mendoza y de la Cerda）格外引人注目，作为曼多萨家族继承人的她是费利佩二世的表妹，身份之高贵不亚于公主。这位文武双全的独眼美女未来不但会以侍女长的身份成为伊丽莎白最信任的朋友，还会在宫廷中掀起一场政治风暴。

费利佩听说伊丽莎白喜欢绘画，便聘请索福尼斯巴·安圭索拉（Sofonisba Anguissola）教她绘画技巧。安圭索拉出身于意大利的绘画世家，早年就显示出极高的天分，只可惜因为是女儿身不为世人赞许。她27岁来到西班牙，由于画技出众受雇于西班牙王室成为宫廷画家。1559年她出席了伊丽莎白的结婚庆典，不久便受命以侍女（lady-in-waiting）身份担任王后的绘画教师。安圭索拉的付出得到了回报，法国驻西班牙大使在给王后凯瑟琳的信中称赞伊丽莎白的绘画技巧“略向意大利人（指安圭索拉）学习后便进步神速（It is incredible how, having learned a little from one of her Italian ladies whom the king has given her, she has advanced in her painting.）。这对师生彼此也都十分欣赏对方：安圭索拉觉得年轻的王后很有天赋，进步非常显著，而且平易近人，是好主人；伊丽莎白则对老师的技艺和人品都十分满意，很快将她当做最信任和倚重的侍女之一。由于王后的推崇，索霍尼斯巴很快就成了宫中的首席画家，承担了为王室成员画肖像画的重任——这是当时一个画家所能得到的最高荣誉，这些细腻而传神的画作不但确立了她绘画大师的地位，也成为西班牙艺术史上的瑰宝。她为她的学生伊丽莎白绘制的肖像画被认为是西班牙的国宝，也是至今被临摹次数最多的作品。

伊丽莎白宫廷生活中最引人注意的焦点是她和“王子三人组”的关系。前面提到的唐·卡洛斯、唐·胡安和亚历桑德罗·法尔内塞三人年龄身份相仿，费利佩让他们一起生活、一起读书，而三人感情很好，也总是待在一起，时人便称他们“王子三人组”（triumvirate）。因为是同龄人，满脑子骑士精神的三位王子把王后当成了主母，向对待女神一般仰慕她。

在三人当中，唐·卡洛斯出生时遭遇难产，而且由于父母是近亲结婚，自幼体弱多病，随着年龄增长还显示出罹患精神疾病的迹象。伊丽莎白把卡洛斯当做自己的兄弟，真诚地关心他的健康和未来，一度希望他能和自己的妹妹玛格丽特结婚。而这个孱弱的年轻人虽然性格乖戾残暴，行为放荡不近常理而见弃于费利佩二世，但对年轻的继母的友善却始终如一，直到1568年身死囹圄都不曾改变。

对于小叔唐·胡安，伊丽莎白把他当做自己的亲弟弟，1566和1567年她的女儿伊莎贝尔·克拉拉·欧亨妮亚和卡塔利娜·米卡埃拉相继出生，唐·胡安均出席了受洗仪式，并担任将新生儿抱到施洗者面前的重要角色（这通常由孩子的教父担任）。伊丽莎白因为与唐·卡洛斯关系密切引起宫中流言而被费利佩冷落时，他屡屡为她鸣不平。1568年伊丽莎白去世以后，这位哈布斯堡家族的霍去病在葬礼上还为嫂子生前受的委屈和费利佩吵了起来，因此被罚在修道院中闭门思过。

伊丽莎白和费利佩成婚后怀孕四次，但只有两个女儿活到了成年。

伊莎贝尔·克拉拉·欧亨妮亚是费利佩的儿女中最长寿的一个。她是费利佩最宠爱的女儿和最信任的心腹，从小协助父亲处理政务并在他生命的最后几年中照顾他、为他送终。伊莎贝尔初时被许配给堂哥神圣罗马帝国皇帝鲁道夫二世，但后者悔婚弃娶。在费利佩死后，伊莎贝尔于1599年以33岁的高龄嫁给了另外一位堂哥、比她大七岁的奥地利大公阿尔布雷希特七世，并作为总督和他一起统治尼德兰——这是费利佩生前为她做的安排，但两人没有子女活到成年。1621年阿尔布雷希特去世后，她又为侄子费利佩四世守牧这片土地12年，1633年红衣主教费尔南多（费利佩四世的弟弟）继承了她的总督职位。

卡塔利娜·米卡埃拉和姐姐一样受到父亲的宠爱。但费利佩不像对待伊莎贝尔那样让她参与政务，在1585年将她嫁给了萨伏依公爵卡洛·埃马努埃莱一世。卡塔利娜为公爵生了10个孩子，其中9个活到了成年。1597年初卡塔利娜流产了一个女婴，其后一直没能恢复健康并在年底去世，享年30岁。她最小的儿子卡里尼亚诺亲王托马索·弗朗切斯科是萨伏依-卡里尼亚诺家族的始祖，其后代成为撒丁王国的统治者并在19世纪成为意大利国王。卡塔利娜因此成为意大利王室的始祖。