On 23 January 1878 at the Basilica of Atocha in Madrid, Alfonso married his first cousin, Princess Maria de las Mercedes, daughter of Antoine, Duke of Montpensier, but she died within six months of the marriage.
Альфонсо XII был женат дважды: с 1878 года на своей двоюродной сестре Марии де лас Мерседес де Монпансье, по отцу внучке Луи-Филиппа I, умершей спустя шесть месяцев брака, а с 1879 года — на Марии Кристине Австрийской.