В 1854 году под влиянием эрцгерцогини Софии Елизавета вышла замуж во второй раз, за эрцгерцога Карла Фердинанда (1818—1874). К вдове проявлял интерес император Австрийский Франц Иосиф I, и его мать София из политических соображений (в том числе из-за волнений в Венгрии) не желала, чтобы сын женился на «венгерке». Брак Елизаветы и Карла Фердинанда был удачным, у них родились шестеро детей. Скончалась эрцгерцогиня от острого воспаления лёгких.