Grandes diferencias políticas con su hermano Francisco José, emperador de Austria, lo obligaron a dimitir del cargo y exiliarse. Realizó diversos viajes, algunos en compañía de Carlota, hasta que se mudaron al Castillo de Miramar en 1860. Tras la ocupación francesa de la Ciudad de México en 1863 por las fuerzas de Napoleón III, una asamblea de miembros del Partido Conservador convino en instaurar nuevamente la monarquía en México, ofreciendo la corona a Maximiliano de Habsburgo. Tras una serie de negociaciones, éste aceptó y desembarcó en Veracruz junto a su esposa Carlota de Bélgica el 28 de mayo de 1864.

El Imperio de Maximiliano se caracterizó por la adopción de políticas liberales que no representaban la postura del grupo conservador en favor de la estructura monárquica. Algunas legislaciones tuvieron un impacto positivo en diversos ámbitos, como se menciona en la publicación La llegada de Maximiliano, del Instituto Nacional de Estudios Históricos de las Revoluciones de México: “Dentro del repertorio normativo destacan las leyes de contenido social como la Ley de liberación del peonaje y la Ley sobre el fundo legal de los pueblos, que junto con la creación de la Junta Protectora de las Clases Menesterosas y las casas de beneficencia y de maternidad formaron parte de la política de liberalismo social que caracterizó el periodo”. Sin embargo, ante la retirada de las fuerzas militares de Napoleón III, Maximiliano solicitó, sin éxito, el apoyo de la Iglesia y de los conservadores. Luego de cuatro años de lucha contra el Imperio, los liberales apresaron a Maximiliano en Querétaro, en el Cerro de las Campanas, donde, tras su encarcelamiento y posterior juicio, fue fusilado junto con los generales Miguel Miramón y Tomás Mejía.