Maria Teresa nacque a Vienna, durante l'esilio dei genitori, il Granduca di Toscana Ferdinando III di Lorena - scacciato da Firenze durante l'invasione francese - e Maria Teresa Amalia dei Borboni di Napoli, morta dopo la sua nascita. Venne educata, insieme alla sorella Maria Luisa, da istitutrici tedesche dapprima nella capitale austriaca, in seguito a Würzburg e in Toscana, dove ritornarono nel 1814, dopo la restaurazione.

Il 30 settembre 1817 sposò a Firenze Carlo Alberto, principe di Carignano. A questo proposito va ricordato che a Maria Teresa, nata arciduchessa d'Austria, spettava il titolo di 'Altezza Reale' mentre al marito, all'epoca, solo quello di 'Altezza Serenissima', per cui l'etichetta delle corti europee non permetteva al futuro re di Sardegna di avere gli stessi onori della moglie, o di entrare ai ricevimenti al suo fianco. Prima, infatti, veniva annunciata 'Sua Altezza Reale l'Arciduchessa' e solo dopo Carlo Alberto poteva, a sua volta, essere annunciato.

Maria Teresa era una donna austera, scrupolosa, ma al tempo stesso generosa, timida, impacciata anche nell'esprimere i suoi sentimenti più gentili e profondi verso il marito. La riservatezza accentuava la sua severità e rigidità in alcune circostanze. Ella aveva un'alta considerazione del cerimoniale. Le formalità erano una condizione essenziale del decoro reale, un dovere di stato, un obbligo inerente al suo grado e alla sua missione in terra. Alla regina Maria Teresa, quasi in contraddizione con il suo spirito gentile e la sua grandissima generosità verso i più sfortunati, non era estraneo quello spirito intransigente e oppressivo, tipico degli uomini dell'antico regime, che si traduceva in due principi: mantenere le distanze e salvare le forme della morale. Ai balli di Corte la regina non parlava se non con quelli che avevano il privilegio di avvicinare i sovrani, e più volte fece dire a qualche dama troppo scollata di coprire le spalle.

Divenuta madre premurosa di Vittorio Emanuele, Ferdinando e Maria Cristina (morta ad un anno di età) Maria Teresa mostrò verso i figli un forte attaccamento, tanto da soffrire profondamente quando nel 1830 i bambini furono affidati alle cure di un collegio di precettori.

Tentò allora di colmare il vuoto profondo venutosi a creare a causa della lontananza dei figli e della scarse manifestazioni d'affetto del marito dedicandosi interamente alla preghiera, alla beneficenza e alla carità verso i più bisognosi. Dell'aiuto ai poveri e alle fanciulle bisognose Maria Teresa fece lo scopo della sua vita.

Diventata nonna, Maria Teresa, profondamente legata alla nuora Maria Adelaide (moglie di Vittorio Emanuele) divise il suo tempo tra la beneficenza e i nipoti. Rimasta vedova nel 1849, visse a Moncalieri o a Stupinigi alla corte di Vittorio Emanuele e 'Adele', per non separarsi dalla nuora e dai bambini. Talvolta si recava per brevi visite nella residenza di Racconigi, ma qui i ricordi passati legati al marito erano troppo dolorosi. Morì nel 1855 pochi giorni prima della amata Adele.