Ærkehertug Otto var søn af prinsesse Maria Annunziata af Begge Sicilier (en datter af kong Ferdinand 2. af Begge Sicilier) og ærkehertug Karl Ludvig af Østrig (en bror til kejser Franz Joseph 1. af Østrig-Ungarn).  Familie Ærkehertug Otto blev gift med prinsesse Maria Josepha af Sachsen (1867 – 1944) (en datter af kong Georg af Sachsen).  De fik to sønner. Den ældste Karl 1. af Østrig blev Østrig-Ungarns sidste kejser.