Matka Elżbiety Charlotty brała pod uwagę nawet brata ciotecznego córki – owdowiałego Wielkiego Delfina, jego syna księcia Burgundii i legitymizowanego księcia Maine. Ku uldze matki, ostatni z kandydatów w maju 1692 ożenił się z mademoiselle de Charolais, czym wywołał skandal.
W 1696 francuski pisarz Charles Perrault dedykował 19-letniej Elżbiecie Charlotcie swoje Bajki Babci Gąski (Les Contes de ma Mère l'Oie).
Ostatecznie Elżbieta Charlotta 13 października 1698 w Fontainebleau poślubiła księcia Lotaryngii Leopolda I Józefa Lotaryńskiego, syna księcia Karola V i arcyksiężniczki Eleonory Habsburg. Małżeństwo to było rezultatem traktatu z Rijswijk. Na jego mocy księstwo Lotaryngii, które od kilku lat znajdowało się w rękach Francji zostało przekazane Leopoldowi Józefowi. Elżbieta Charlotta była dla swojego męża doskonałą partią, ale dla niej samej – jako wnuczki króla francuskiego – to małżeństwo było mezaliansem. Ród Lotaryński otrzymał 900.000 liwrów posagu.