Niektórzy z ówczesnych Polaków spekulowali, iż była jej nieślubną córką, brak jednak jakichkolwiek potwierdzających to dowodów – historycy uznają, iż prawdopodobnie były to wyłącznie informacje rozpowszechniane przez przeciwników królowej i opierały się tylko na fakcie obecności małej dziewczynki w jej orszakuZ. Wójcik, Jan Sobieski, Warszawa 1983, s. 60–61.. Przyswoiwszy sobie język i kulturę polską, Maria Kazimiera zyskała wśród Polaków przydomek Marysieńka, z którym odtąd kojarzona jest w polskiej historii.
W 1648, wobec trudnej sytuacji w kraju i śmierci króla Władysława IV, owdowiała królowa odesłała siedmioletnią dziewczynkę z powrotem do Francji, gdzie w rodzinnym Nevers przez ok. cztery lata odbywała edukację w szkole klasztornej. Najpóźniej w 1653 powróciła na dwór Ludwiki Marii, która zdołała poślubić nowego króla polskiego, Jana Kazimierza. Tam też, w marcu 1655, podczas jednej z zabaw dworskich towarzyszących obradom sejmu warszawskiego, poznał ją jej przyszły mąż, późniejszy król Polski, Jan Sobieski. Starosta krasnostawski (tytuł ten został przez niego odziedziczony po bracie) zrobił wrażenie na dorastającej pannie, sam zaś zakochał się od pierwszego wejrzenia w ulubienicy królowej. Znajomość pogłębiło przybycie Jana na dwór królewski w 1656 roku.