Ottavio giftet seg med Margaret av Østerrike, Karl Vs uekte datter. Ottavio var da 15 år gammel, mens Margaret var 16, og var nylig blitt enke etter Alessandro de' Medici. I starten likte hun ikke at brudgommen var så ung, men da han skadd returnerte fra Alger i 1541 ble hennes aversjon snudd til kjærlighet.