Mientras la situación en el imperio se agravaba, la vida marital de los emperadores permanecía rodeada de misterio. Hacía mucho tiempo que Maximiliano y Carlota no compartían el mismo lecho. Carlota se llevaba a su cama el libro de leyes recién promulgadas y Maximiliano no se aparecía en su habitación. Cuando salían juntos y les destinaban para alojarlos cómodos dormitorios con amplios lechos, Maximiliano no los utilizaba, sino que mandaba instalar una hamaca en algún lugar y ahí pasaba la noche.
El por qué del distanciamiento entre los jóvenes y supuestamente enamorados emperadores era un misterio, pero había rumores de que Maximiliano había contraído alguna enfermedad venérea durante su viaje a Europa y esto lo imposibilitó a seguir teniendo relaciones sexuales con su esposa. O quizá Carlota supo de alguna infidelidad de su esposo que su orgullo de mujer le impidió perdonar. Un sirviente austriaco de Maximiliano, Antonio Grill, observó que la joven pareja lleva una vida sexual normal hasta la visita a Viena en 1860; a partir de entonces todo había cambiado Se rumoraba también que Maximiliano era impotente o que quizá Carlota sentía aversión por las relaciones sexuales. Lo primero es improbable ya que Maximiliano tuvo varias aventuras en Cuernavaca, quizá buscando el amor que Carlota le negaba. Sea cual fuere la realidad, la pareja imperial no tenía heredero y Carlota lo anhelaba profundamente. Al no tenerlo, refugió su frustración sumiéndose en una actividad y un trabajo constante.
Carlota no fue consultada sobre la adopción del niño; ella simplemente aceptó la decisión de su marido, con renuencia pero con dignidad, y ocultó sus sentimientos que sólo expresó en una carta a su abuela la reina María Amalia:
“Me siento vieja, si no a los ojos de los demás, si a los míos propios y mis pensamientos y sentimientos están muy lejos de ser lo que exteriormente aparento.... La adopción del pequeño Agustín de Iturbide ha sido sólo una necesidad dinástica. Es un acto de justicia el tomar bajo nuestra protección a la descendencia del antiguo régimen.... la gente dice que tengo influencia y que la uso de una o de otra manera. Pero Max es muy superior y no puedo entender como es que puedo influenciar en él en cualquier cosa. Soy demasiado leal para intentarlo. Sólo trato de ayudar en lo que puedo. Me parece natural en nuestra posición que una esposa que no es madre de familia se dedique devotamente a ayudar a su marido. Lo hago porque Max lo desea y además por mi amor a la ocupación productiva .... Por todo lo que te digo querida abuela, tú podrás juzgar por ti misma la verdad sobre las críticas que han llevado de mí a Roma. Dicen que soy una especie de arpía, cuando soy como tú siempre me has conocido... Quizá sólo tenga la ambición de hacer el bien, pero sólo como esposa de Maximiliano....
La pareja imperial también adoptó como co-heredero a un primo del pequeño Agustín, Salvador Iturbide, de quince años de edad. Salvador, nacido el 18 de septiembre de 1849, era hijo del octavo hijo del emperador Agustín, Salvador Iturbide y de doña Rosario de Marzán, fallecidos en 1848 y 1859, respectivamente, por lo que el joven era huérfano cuando fue adoptado por los emperadores.
José Luis Blasio, secretario particular y confidente del Emperador Maximiliano, escribió en sus memorias:
«Como Maximiliano no tenía hijos, y sabía perfectamente que nunca los tendría, había formado el proyecto de adoptar a dos nietos del emperador Agustin de Iturbide. Se convino, pues, que a la muerte de Maximiliano subiría al trono Agustín de Iturbide, el nieto del emperador del mismo nombre o su primo Salvador. Salvador fue enviado a Europa a continuar su educación con una pensión adecuada a su rango de príncipe. Esto se hizo porque Su Majestad suponía que la mejor forma de gobierno que podía convenir al país era la de la Monarquía hereditaria encarnada en dos príncipes nacidos en México».