V roce 1587 kandidoval Maximilian na trůn Polsko-Litevského společenství po smrti předchozího krále Stefana Batoryho. Část polské šlechty zvolila Maximiliána za krále, ale v důsledku poměrně chaotické povahy volebního procesu byl zvolen také další kandidát, Sigismund III. Vasa, švédský princ, vnuk Sigismunda I. Starého. Maximilian se pokusil spor vyřešit přivedením vojenské síly do Polska, čímž zahájil válku o polské dědictví. Jeho věc měla v Polsku značnou podporu, ale méně Poláků se hrnulo k jeho armádě než k armádě jeho soupeře. Po neúspěšném pokusu o útok na Kraków koncem roku 1587 byl v lednu 1588 poražen v bitvě u Pitschenu na Slezsku (bitva u Byčiny).
) podporovateli Zygmunta III. (který byl od té doby formálně korunován), pod velením polského hetmana Jana Zamojského. Maximilian byl zajat v bitvě a byl propuštěn až o rok a půl později po zásahu papeže Sixta V. v důsledku Bytomské a Będzinské smlouvy. V roce 1589 se formálně vzdal svého nároku na polskou korunu. Neaktivita jeho bratra, císaře Rudolfa II., císaře Svaté říše římské v této věci přispěla k Rudolfově špatné pověsti.