Образование девочка получила поверхностное, зато росла в компании именитых сестёр и фрейлин. Её старшей единокровной сестрой была знаменитая Анна Мария Луиза де Монпансье, «Великая Мадемуазель», о которой подробнее рассказано выше, и которая опекала младших сестёр и ввела юную Маргариту в свет придворной жизни.
Среди подруг детства Маргариты была, например, Луиза де ла Вальер – будущая фаворитка Людовика XIV. Они вместе росли и воспитывались в Блуа. Уже с юных лет принцесса проявляла независимый нрав и бунтарство, что выделяло её на фоне взыскательного французского раннего правления Людовика XIV.
В середине 1650-х годов для Маргариты Луизы начали подыскивать блестящую партию. Первым претендентом стал её двоюродный брат, герцог Карл Эммануил II Савойский, однако переговоры о браке сорвались. По словам самой принцессы, виноваты были дурные советы придворной дамы мадам де Шуази, которые та давала матери Маргариты. В итоге герцог Савойский предпочёл в невесты младшую сестру Маргариты Луизы – Франсуазу Мадлен, сочтя её более покладистой. Эта неудача сильно огорчила Маргариту Луизу.
Поэтому, когда в 1658 году поступило новое предложение – от наследника тосканского престола принца Козимо Медичи, она попросила сестру Монпансье содействовать свадьбе. Первоначально 13-летняя принцесса пришла в восторг от перспективы замужества, но вскоре разочаровалась: её сестра неожиданно передумала поддерживать этот союз.
Чувствуя себя обманутой, Маргарита Луиза отреагировала дерзким непокорством. Поведение принцессы стало вызывающим: она шокировала придворных, разъезжая без всякого сопровождения по Парижу в компании кузена, принца Карла Лотарингского, который вскоре сделался её любовником. Для женщины королевской крови такие вольности считались недопустимыми, и слухи о приключениях невесты распространялись при дворе. Тем не менее Людовик XIV и его советники не отказались от династического плана выдать Маргариту за Медичи.
Брак по доверенности между принцессой Орлеанской и принцем Козимо был заключен 19 апреля 1661 года в присутствии французского двора. Однако и замужество не укротило нрав принцессы: в день, когда Маргарита должна была принимать поздравления от дипломатов, она попыталась сбежать с охотниками на охоту и была возвращена Великой Мадемуазель буквально с полдороги. Эти скандальные выходки молодой принцессы приводили в ярость королевских министров и испортили её репутацию ещё до отъезда из Франции.