Ia menjalani masa kecilnya di Istana Stuyvenberg yang tepat di luar Brussels bersama dengan orangtuanya, Leopold dan Astrid.[1] Ibunya merupakan Putri Swedia dan keturunan langsung dari istri pertama Napoleon Bonaparte, Joséphine. Ayahnya adalah keturunan langsung dari Stéphanie de Beauharnais, sepupu dari suami pertama Joséphine dan putri angkat dari suami kedua Joséphine. Ia adalah saudari penguasa Belgia Baudouin dan Albert II.[2]
Ibu Joséphine-Charlotte yang populer tewas dalam sebuah kecelakaan pada 1935 di usia 29 tahun. Setelah ibunya meninggal, Putri Joséphine-Charlotte yang merawat adiknya, Baudouin dan Albert.