Efter datterens fødsel drev parret langsomt fra hinanden. I 1888 indledte han et forhold til den kun 17-årige Maria von Vetsera. De blev åbenbart håbløst forelsket i hinanden, men en skilsmisse fra Stephanie ville være udelukket efter Habsburg-familiens arveregler. Rudolf og Maria blev fundet døde på slottet i Mayerling, tilsyneladende efter et selvmord.
Følger af selvmordet
Efter Rudolfs død blev afstanden mellem hans forældre fortsat større, og moderen opholdt sig for det meste i udlandet indtil hendes egen død i 1898. Arveretten til tronen gik videre til Karl Ludwig af Østrig, bror til Franz Joseph, som dog allerede dagen efter fraskrev sig retten. Dernæst blev det hans søn, Franz Ferdinand, som blev tronarving.
=Døde ved fødsel eller før 10-års alderen. Grupper markeret med lysgrøn var ikke regerende, da Karl 1. abdicerede i 1918. Siden har familien brugt navnet "von Habsburg-Lothringen".