I 1838 blev Vilhelmine gift med sin fem år yngre fætter, den titulære hertug Carl af Glücksborg. Han var ældre bror til den senere Christian 9. Vielsen forrettedes af slotspræst J.H. Paulli. Carl deltog imidlertid som brigadechef i 1848 på slesvig-holstenernes side i krigen mod Danmark 1848-1851. Det betød, at Vilhelmines forhold til den danske kongefamilie for en tid blev afbrudt. Hertugen trådte i sommeren 1848 tilbage fra militærtjenesten, og ægteparret opholdt sig i Dresden til 1852. Det år kom det til en forsoning, hvorefter hun på ny fik et nært forhold til sin københavnske familie. Vilhelmine tog nu med sin ægtefælle ophold på slottet i Kiel og på Louisenlund i