Jej młodsza siostra Franciszka Magdalena wyszła za mąż za Karola Emanuela II w 1663 roku.
Początkowo uszczęśliwiona perspektywą małżeństwa, Małgorzata Ludwika straciła entuzjazm w chwili gdy dowiedziała się, że jej starsza przyrodnia siostra nie popiera już planów toskańskiego mariażu. Na wieść o tym, że małżeństwo musi zostać zawarte, młoda Orleanka zaczęła szokować dwór usiłując namówić do sekretnego małżeństwa swojego kuzyna Karola Lotaryńskiego, który wkrótce został jej kochankiemVincent Joseph Pitts: La Grande Mademoiselle at the Court of France str. 161. Małżeństwo per procura z następcą tronu Wielkiego Księstwa Toskanii zostało zawarte 19 kwietnia 1661 roku, w niczym nie zmieniło jej postawy, z czego bardzo niezadowoleni byli ministrowie Ludwika XIV; gdy wyznaczono dzień, w którym powinna się spotkać z ambasadorami i odebrać od nich powinszowania z okazji zawarcia związku małżeńskiego, usiłowała uciec na polowanie, od czego odwiodła ją księżna MontpensierVincent Joseph Pitts: La Grande Mademoiselle at the Court of France str.