В Париже императрицу даже не удосужились встретить с надлежащими почестями. Страдавший от приступа почечнокаменной болезни император наотрез отказал ей в помощи, проявив несгибаемую твердость, хотя Шарлотта грозила отречением супруга и даже высокомерно закричала:
— Мне не следовало бы забывать, что в моих венах течет кровь Бурбонов, и не унижаться перед Бонапартом и связываться с авантюристом!
Под конец их встречи у нее случился настоящий нервный припадок, закончившийся обмороком. Когда она очнулась, и императрица Евгения поднесла ей стакан воды, Шарлотта выбила его у нее из рук и закричала:
— Прочь! Яд! Убийцы! Они хотят убить меня, спасите!
Ее отправили в гостиницу под опеку лейб-доктора. После нескольких дней в Париже, не пожелав более встречаться с монаршей четой, Шарлотта по совету врача Зенеледера провела некоторое время в Швейцарии, благотворный климат которой вроде бы восстановил ее силы. Однако же в один из праздничных дней она увидела на улице крестьянина, возвращавшегося домой с народного гулянья. Через плечо у него висело украшенное цветами ружье, человек явно принял участие в соревновании по стрельбе. Внезапно Шарлотта подняла ужасный крик, уверяя своих фрейлин, что этот человек — переодетый мексиканский генерал Алмонте, который намерен убить ее! Прибежавший на крики императрицы доктор Зенеледер усмотрел в этом приступе явные симптомы мании преследования. С того дня приступы начали повторяться все чаще и чаще.
Тем не менее, Шарлотта нашла в себе силы отправиться в Рим, к папе Пию IХ, с целью проведения переговоров о конкордате, соглашении между Святым престолом и Мексикой, регулирующим положение и привилегии католической церкви в новой империи. Императрица Шарлотта явилась в Ватикан, вопреки обычаю, не в кружевной накидке, а в шляпе. Опешившего папу, однако же, предупредили о некоторых странностях в поведении императрицы, и он даровал ей свое благословение. Старенький Пий IХ принял Шарлотту для разговора с глазу на глаз и попросил ее разрешения позавтракать в присутствии высокой гостьи. Во время совершенно делового разговора о католической церкви в Мексике Шарлота вдруг окунула свои пальцы в чашку с папским шоколадом, с наслаждением облизала их и воскликнула:
— По крайней мере он не отравлен! Все, что дают мне — отравлено, я умираю от голода!
Ошарашенный папа приказал принести ей другую чашку, но императрица живо возразила:
— Нет, нет, меня отравят, если узнают, что это питье для меня! Я лучше разделю шоколад с вашим святейшеством, — и ее величество продолжала макать пальцы в шоколад, пока не опустошила всю чашку.
Папа был вынужден призвать кардинала Антонелли и врача императрицы. Но все попытки заставить императрицу покинуть Ватикан оказались тщетными. Шарлотта продолжала бессвязно уверять их в намерении врагов отравить ее и отказалась покидать папский дворец, дабы не пасть жертвой заговорщиков. С ней ничего не могли поделать, и она вошла в историю как единственная женщина, переночевавшая в Ватикане. Для нее и придворной дамы установили две кровати в папской библиотеке. На другой день Шарлотту с трудом удалось уговорить переселиться в монастырь. Однако состояние императрицы ухудшалось так стремительно, что пришлось прибегнуть к смирительной рубашке. Сопровождающие были вынуждены обратиться к ее деверю, эрцгерцогу Карлу-Людвигу, который срочно примчался в Рим и отвез невестку в Австрию. Там у нее диагностировали явное умопомешательство.
Тем временем в феврале 1767 года последние французские солдаты покинули Мексику. Император Максимилиан отказался отречься и с немногими сторонниками укрылся в крепости Кверетаро. Крепость была взята, а Максимилиан арестован повстанцами. Узнав об этом, Франц-Иосиф поспешно вернул ему титул эрцгерцога, наивно полагая, что мексиканцы не дерзнут казнить члена императорской фамилии. Тем не менее, 19 июня пленник был расстрелян вместе с двумя генералами. Император Максимилиан вел себя чрезвычайно мужественно и перед приведением приговора в исполнение раздал солдатам золотые монеты с просьбой, чтобы они не изуродовали его лицо, дабы мать смогла опознать его. Смерть любимого сына буквально подкосила эрцгерцогиню Софи. Гибель Максимилиана совпала с крушением ее идеалов по укреплению неоабсолютной монархии в Австрии и разочарованием в связи с предоставлением равных прав Венгрии. После 1867 года она отошла от политики и скончалась в мае 1872 года от воспаления легких. Ее гроб установили в Капуцинергруфте рядом с останками ее друга, сына императора Наполеона, герцога Рейхштадского. В 1940 году его прах по указанию Гитлера был перенесен в Париж, в усыпальницу Бонапартов при Доме инвалидов.