玛丽亚·安东尼亚在意大利的卡塞塔王宫出生，她的名字是以其母最喜欢的妹妹，法国王后玛丽·安托瓦内特的名字命名的。她是一个聪颖的女孩，十七岁时就学会了好几种语言。在一系列的王朝联姻中，玛丽亚·安东尼亚与阿斯图里亚斯亲王费尔南多（后来的西班牙国王费尔南多七世）订婚，而她的哥哥弗朗切斯科（后来的两西西里国王弗朗切斯科一世）则与费尔南多的妹妹，西班牙的玛丽亚·伊莎贝尔公主订婚。1802年10月6日，玛丽亚·安东尼亚在西班牙的巴塞罗那与费尔南多王子结婚。

玛丽亚·安东尼亚未能为西班牙诞下王位继承人，她于1804年和1805年的两次怀孕均以流产告终。她的母亲玛丽亚·卡罗利娜的反法情绪在其妹妹和妹夫在法国大革命中被处决后变得极为高涨。而她也强烈反对法兰西共和国的军事扩张。随着西班牙变得越来越容易被拿破仑·波拿巴掌控，有传言称，玛丽亚·卡罗利娜想让她的女儿毒死时任西班牙王后玛丽亚·路易莎和西班牙首相曼努埃尔·德·戈多伊。然而，和那个时期大多数的毒杀论一样，这不太可能是真的，不仅是因为这两个女人都是虔诚的罗马天主教徒，而且西班牙宫廷与法国的关系绝不比在拿破仑取得初步胜利后欧洲宫廷与法国的关系更亲密或更疏远。玛丽亚·安东尼亚的婆婆，玛丽亚·路易莎王后不喜欢她的儿媳，王后不仅鼓动谣言的传播，甚至还对她的书籍和衣物进行检查，此举也进一步损害了玛丽亚·安东尼亚的名声。