Ślub arcyksiężniczki Konstancji i króla Polski wywołał niemałe oburzenie. Szlachta głośno krzyczała, że władca żeniąc się z rodzoną siostrą jego pierwszej żony, popełnia kazirodztwo. Uparty Waza, licząc na podobieństwo Konstancji do zmarłej małżonki, poślubił ją mimo oporów.
Konstancja Habsburżanka przyszła na świat, gdy jej rodzona starsza siostra Anna miała już 15 lat i była szykowana na żonę Zygmunta III Wazy. Dorastając, przyglądała się, jak matka − arcyksiężna Maria − zabiega o wyswatanie swych licznych córek. Po śmierci królowej Polski − Anny, zaczęto myśleć, aby jej miejsce zajęła właśnie Konstancja. Już na pogrzebie Anny jej matka wspomniała, że Konstancja odznacza się nie tylko wielkim podobieństwem, ale i podobnym usposobieniem i cechami charakteru. Trudno powiedzieć, czy już wówczas król Polski zaczął snuć jakieś zamiary, ale słowa teściowej mocno zapadły mu w pamięć. Myśl poślubienia Habsburżanki Zygmunt III wyjawił w wielkiej tajemnicy kilku zaufanym senatorom. Spotkało się to ze zdecydowanym sprzeciwem. Nie chciano wzrostu Habsburgów w Polsce. Panowało również powszechne przekonanie, że ślub z rodzoną siostrą jest kazirodztwem. Przeciwny był nie tylko stojący w opozycji Jan Zamoyski, ale nawet blisko związany z dworem jezuita Piotr Skarga. Mariaż popierał za to papież, co zaważyło na stanowisku polskiego duchowieństwa, a król umiejętnie wymógł na senatorach zgodę na małżeństwo.
W 1605 roku w Grazu odbył się ślub per procura, a Wazę na ślubnym kobiercu zastępował marszałek Zygmunt Myszkowski. Szesnastoletnia Habsburżanka, w towarzystwie matki i coraz liczniej przybywających Polaków, ruszyła do Polski. W Wieliczce dołączył do pochodu nieznany szlachcic, którym okazał się Zygmunt III. Teściowa dopiero po chwili rozpoznała zięcia, a młoda żona „upadła do nóg króla Jegomości”. Oficjalne pierwsze spotkanie nastąpiło więc dopiero 4 grudnia 1605 roku w Łobzowie, po czym nastąpił uroczysty wjazd do Krakowa. Po tygodniu w katedrze wawelskiej odbył się ślub, koronacja i kilkudniowe zabawy weselne.
Opozycja krytykowała królewski ślub. Głośno mówiono o nadmiernych związkach z Habsburgami i jezuitami, o zagrożeniu absolutyzmem, a nawet o wpływie Urszuli Meyerin na króla. „Wszystko zależy […] nie od senatu […], lecz od główki białej, od Urszuli jakiejś” − mawiano. Te i inne przyczyny skłoniły część magnatów i szlachty do zawiązania rokoszu, który został jednak rozbity przez wojska królewskie.
Nowa królowa różniła się od swojej poprzedniczki. Była wyższa, chudsza, ale szybko przytyła i miała trochę wyłupiaste oczy (z pewnością wskutek choroby tarczycy). Nie była także tak przystępna, a dumne spojrzenie sprawiało wrażenie wyniosłości. Do polityki oficjalnie się nie wtrącała, ale król liczył się z nią i często zasięgał jej rad. Dbała o interesy rodu, z którego pochodziła i wpływała w pewien sposób na kierunek polityki prowadzonej przez męża. Podczas wojny trzydziestoletniej wspomagała cesarza i ułatwiała zaciąg wojsk w Polsce. Okazała się nad wyraz skrupulatna i oszczędna. Jej talenty gospodarskie były na tyle duże, że przejęła zarząd dworem. Umiała gospodarować pieniędzmi. Nabyła dla swojej rodziny dobra żywieckie.
Inną cechą, typową zresztą innym Habsburżankom, była głęboka religijność. Prawdziwie katolicka żarliwość podkreślana była przez obserwatorów, w tym duchownych. Dominikanin Birkowski pisał, że królowa: „Pałac swój na dom modlitwy zmieniła, pacierze z brewiarza rzymskiego odprawiając, słuchając mszy świętej jednej, drugiej […] trzeciej, po wszystkich pokojach znaki modlitwy swej zostawiając. Oprócz tego były nabożeństwa […] czterdziestogodzinne, na które przychodziła z wielką ochotą i zbudowaniem”. W sprawach religii nie cechowała się tolerancją. Sprawiła np., by przemawiającego publicznie przeciwko sakramentom podczas procesji Bożego Ciała w Wilnie, Włocha Francisa de France, skazać na śmierć. Doprowadziła także do usunięcia z dworu szwagierki Anny Wazówny, która była luteranką. Wywierała także wpływ na męża, by urzędy i godności nadawać katolikom, co w dosyć krótkim czasie doprowadziło do konwersji na katolicyzm wielu magnatów. Nie szczędziła środków na cele religijne i dobroczynne. Miała także udział w podejmowaniu decyzji przy przebudowie zamku w Warszawie, a następnie jego urządzaniu. Lubiła malarstwo i podzielała zainteresowania muzyczne męża.
Choć powszechnie nielubiana przez Polaków – miedzy innymi dlatego, że bardzo słabo mówiła po polsku – zyskała zaufanie i miłość męża. Troskliwie też zastępowała matkę królewiczowi Władysławowi, ale z czasem ich wzajemne stosunki nie były już tak poprawne. Wpływ na ten stan rzeczy miało niesforne zachowanie Władysława, choć niektórzy twierdzili, że to chęć odsunięcia go od tronu na rzecz swoich synów.
Sama była kilkukrotnie w ciąży. Jej pierwszy syn, Jan Kazimierz, zmarł zaledwie po dziewięciu dniach. Drugi, o takich samych imionach, został późniejszym królem. Następnie na świat przyszli kolejno: Jan Albrecht, Karol Ferdynand, Aleksander Karol, Anna Konstancja (zmarła w niemowlęctwie) i Anna Katarzyna Konstancja. Z wszystkich dzieci jej ulubieńcem był Jan Kazimierz. Edukacja całej gromadki pozostawiała sporo do życzenia i była później krytykowana. Wyjątkową pozycję w kręgu rodziny królewskiej zajmowała Urszula Meyerin. Była to zaufana królowej Anny, a później Konstancji. Dbała nie tylko o wychowanie dzieci i zarząd dworu. Była szarą eminencją i powiernicą pary królewskiej.
Królowa Konstancja śmiało propagowała idee wojny z Moskwą, a wiedząc o kłopotach finansowych, nie wahała się sprzedawać klejnotów, by zaspokoić potrzeby dworu. Pilnowała skrupulatnie etykiety dworskiej, stąd dostęp do rodziny królewskiej był utrudniony. Nie znaczy to, że na dworze brakowało uczty, balów czy zabaw. Jednak dwór, na którym rej wodzili cudzoziemcy i jezuici, pozostawał w izolacji do swych poddanych.
Jej śmierć nastąpiła nieoczekiwanie. Pomimo gorąca, nie dała się odwieść od uczestnictwa w procesji Bożego Ciała. Mówiła „By mi umrzeć, pójdę, a posługę pobożną wyrządzę”. Dostała udaru słonecznego i po paru tygodniach zmarła 10 lipca 1631 roku. Załamany Zygmunt III nie zdążył wyprawić jej pogrzebu, zachorował i wkrótce zmarł (30 kwietnia 1632). Małżonków pochowano w katedrze wawelskiej.
