V roce 1785, ve svých deseti letech, se vdala za portugalského prince Jana. Tento sňatek byl dílem jejího děda Karla III. a jeho sestry, portugalské královny Mariany Viktorie. Cílem pochopitelně bylo obě země sblížit. Ke konzumaci manželství došlo v roce 1790. Z manželství vzešly tyto děti:
Manželé si povahově příliš nevyhovovali a náboženské založení Jana Šarlotu nudilo. Proslýchalo se, že zvlášť mladší z jejích dětí mají jiného otce. Po roce 1806 žili manželé odděleně. V roce 1807 kvůli napoleonské invazi portugalská královská rodina emigrovala do Brazílie. Zde se snažila získat pod svůj vliv Místokrálovství Río de la Plata.
Do Portugalska se královská rodina vrátila až v roce 1821. Byla to však už jiná země než ta před čtrnácti lety, kdy byla zvyklá nad pevnou vládu ve stylu absolutismu. V roce 1821 zde vznikla první ústava. Její syn Michal sdílel její konzervativní postoje, která naopak nesdílel král. V roce 1824 Jana uvěznili v paláci a Šarlota se ho snažila přesvědčit, aby abdikoval ve prospěch Michala. S britskou pomocí však Jan syna vystrnadil ze země. Krátký čas v exilu strávila i Šarlota.
Jan zemřel v roce 1826. Šarlota jeho úmrtní lože nenavštívila s tím, že je těžce nemocná. Zemřela o čtyři roky později, v roce 1830.
Tituly a oslovení
25. dubna 1775 – 8. května 1785:Její Královská Výsost infantka Šarlota Španělská
8. května 1785 – 11. září 1788:Její Královská Výsost infantka Šarlota Portugalská
11. září 1788 – 20. března 1816:Její Královská Výsost brazilská princezna, vévodkyně z Braganzy
20. března 1816 – 15. listopadu 1825:Její Nejvěrnější Veličenstvo královna Spojeného království Portugalska, Brazílie a Algarve
12. října 1822 – 15. listopadu 1825:Titulární královna Brazílie
15. listopadu 1825 – 10. března 1826:Její Císařské a Nejvěrnější Veličenstvo královna Portugalska a Algarve, císařovna Brazílie
10. března – 2. května 1826:Její Císařské a Nejvěrnější Veličenstvo královna matka Portugalska a Algarve, císařovna Brazílie
2. května 1826 – 7. ledna 1830:Její Císařské a Nejvěrnější Veličenstvo královna vdova Portugalska a Algarve, císařovna Brazílie
15. listopadu 1822 – 7. ledna 1830:Titulární císařovna Brazílie