Rodolphe poursuit d'autres liaisons, notamment avec Marie Vetsera qui vient, lors de leur première rencontre, en , de fêter ses dix-sept ans. Stéphanie devient veuve à vingt-quatre ans quand, le , son mari est retrouvé mort dans d'étranges circonstances avec sa maîtresse Marie Vetsera, tous deux tués par balle, au pavillon de chasse de Mayerling. Le suicide de l'archiduc atteint profondément Stéphanie et constitue, selon les mots d'Irmgard Schiel, . À Stéphanie, Rodolphe avait laissé une lettre sans date : . Depuis lors, de nombreuses spéculations ont été émises au sujet des circonstances exactes du drame.