Foi sepultada inicialmente no Convento da Ajuda, na atual Cinelândia. Quando o convento foi demolido, em 1911, os restos foram transladados para o Convento de Santo Antônio, também no Rio de Janeiro, onde foi construído um mausoléu para ela e alguns membros da família imperial. Em 1954, foram transferidos definitivamente para um sarcófago de granito verde ornado de ouro, na Cripta Imperial, sob o Monumento à Independência do Brasil, na cidade de São Paulo.
Foi sepultada inicialmente no Panteão dos Braganças, de acordo com o um pedido de D. Pedro II.[8] Em 1921 seus restos mortais e do imperador foram repatriados, por ocasião do centenário da Independência do Brasil, e passaram alguns anos abrigados na Catedral Metropolitana do Rio de Janeiro, àquela época a Igreja de Nossa Senhora do Monte do Carmo. Posteriormente, em 1939, foi finalmente trasladado para o Mausoléu Imperial.
Falecido a bordo do navio Massilia, a caminho do Brasil para a celebração do centenário da independência. Foi inicialmente enterrado no Mausoléu dos Orléans em Dreux, na França. Os restos mortais dele e da princesa Isabel foram repatriados para o Brasil em 1953, sendo sepultados na Igreja de Nossa Senhora do Carmo da Antiga Sé e reenterrados em 12 de maio de 1971 na Catedral de São Pedro de Alcântara em Petrópolis ao lado de D. Pedro II e de Teresa Cristina.[9]
À pedido do pai, D. Pedro I, foi sepultada junto com a mãe no Convento da Ajuda. Em 1911, por ocasião dos preparativos da demolição do prédio para a abertura da Cinelândia, os corpos foram transferidos para o Convento de Santo Antônio.
Um grande funeral de Estado —não visto desde a morte da irmã de Dom Pedro II, a princesa Dona Paula Mariana, em 1833— foi realizado em homenagem ao príncipe às 7 horas, três dias depois de seu falecimento. Dom Afonso foi enterrado ao lado de outros membros da família imperial no mausoléu do Convento de Santo Antônio, no Rio de Janeiro.[11]
Um grande funeral foi realizado em memória ao príncipe imperial dois dias depois de sua morte.[12] As ruas ficaram repletas de pessoas comuns que entristeceram-se com a morte prematura do herdeiro.[13] Pedro foi sepultado em um mausoléu no Convento de Santo Antônio.[14][12]
O corpo da princesa permaneceu em uma capela ao lado da casa onde ela morreu, até ser levado de volta ao continente, 7 de maio de 1853.[15] Em 12 de maio, o caixão foi desembarcado em Lisboa, seguindo-se um grandioso funeral.[16] Seus restos mortais foram enterrados ao lado dos de seu pai no Panteão dos Braganças, no Mosteiro de São Vicente de Fora.[17][18] Quase 130 anos depois, em 1982, seu corpo foi trasladado para o Brasil, sendo definitivamente sepultado na cripta do Convento de Santo Antônio, no Rio de Janeiro, junto a outros membros da família imperial brasileira.[19]
Última filha de D. Pedro I e da imperatriz Leopoldina a falecer, encontrando-se sepultada no jazigo dos Condes de Áquila, no Cemitério de Père-Lachaise.