Hensikten med ekteskapet var å sørge for en arving. I november 1554 mente Maria at hun var gravid, ettersom hun mistet menstruasjonen, gikk opp i vekt og led av morgenkvalme. Nesten alle hoffets medlemmer, derunder hofflegene, mente også at hun ventet barn. I Parlamentet ble det vedtatt en lov som gjorde Filip til regent dersom Maria skulle dø i barsel. Det skulle vise seg at dette var den første av to falske og innbilte graviditer. I slutten av april 1555, ble Elizabeth løslatt fra husarresten for å bevitne fødselen av den nye tronarvingen, som var bebudet å være nært forestående. Den venetianske ambassadøren Giovanni Michieli spekulerte på om Filip planla å gifte seg med Elizabeth i tilfelle Maria døde i barselseng. I et brev til sin svoger Maximilian av Østerrike uttrykte Filip imidlertid tvil om hvorvidt Maria faktisk var gravid. I løpet av mai og juni begynte det å ryktes at graviditeten var et falsum, fordi nedkomsten lot vente på seg. Marias betrodde hoffdame Susan Clarencieux delte sin skepsis med den franske ambassadøren Antoine de Noailles. I juli antok Marias kropp sin gamle fasong, og det ble tydelig for alle at graviditeten var et falsum. I medisinsk forstand var det trolig snakk om et innbilt svangerskap som følge av Marias ubendige ønske om å bære frem et barn. Marias selv konkluderte med at det falske svangerskapet var en straff fra Gud straff fordi hun hadde "tolerert kjettere" (det vil si protestanter) i riket. Hun falt ned i en dyp depresjon da Filip i august dro til Flandern for å lede sin tysk-romerske hær i krigen mot Frankrike. Ambassadør Michieli, som hadde gjort seg morsom på dronningens bekostning da det viste seg å ikke være noen tronarving på vei, fattet medynk med Maria. Det eksisterer et dokument der Michieli skriver at dronningen elsket sin gemal dypt og inderlig, og var utrøstelig da han reiste. Elizabeth ble værende ved hoffet frem til oktober, og det lot til at Maria hadde tatt henne til nåde igjen. Siden Maria og Filip fortsatt var barnløse var Filip bekymret for at den skotske dronningen Mary Stuart var en av de nærmeste i arverekkefølgen til det engelske monarkiet etter Elizabeth; Mary Stuart var på dette tidspunket forlovet med den franske tronarvingen. Filip overtalte derfor Maria til å gå inn for et ekteskap mellom Elizabeth og Emmanuel Philibert, hertug av Savoy, slik at England ble sikret som katolsk rike og habsburgernes interesser i England ble befestet. Men Elizabeth selv avviste kategorisk en slik allianse, og det var usannsynlig at Parlamentet ville gi sitt tilsagn til et slikt ekteskap.