I 1893, noen måneder før hennes far ble hertug av Coburg-Gotha, giftet prinsesse Marie seg med kronprins Ferdinand av Romania, nevø av Kong Carol I av Romania. Ekteskapet, som resulterte i tre døtre og tre sønner, ble ikke lykkelig. Carol 1. var mistenksom og lot sin nevø og dennes ektefelle overvåke. Livet ved hoffet var ensomt og kjedelig. Maries brevveksling med sin hemmelige og fortrolige venninne, den amerikanske danserinnen Loie Fuller, avslørte «avsmaken, som vokste til forakt» som Marie følte for sin ektemann. (Easterman, 1942, 58) De to eldste barna, Carol og Elisabeth, var helt sikkert Ferdinands; Maria (kalt Mignon) som ble født i 1900, skal Marie selv ha sagt var datter av storfyrst Boris Vladimirovitsj. I 1903 ble sønnen Nicholas født, mens de to siste barna, Ileana og Mircea, ble født etter at Marie møtte sin langtidselsker, Barbu Știrbey, og historikere er generelt enige om at prins Mircea var hans sønn (med brune øyne, i motsetning til Marie og Ferdinand), mens Ileanas farskap er uvisst. Mircea døde i 1916, bare tre år gammel. Dronning Marie skrev at prinsesse Marie var betatt av Boris Vladimirovitsj, storfyrst av Russland, en innrømmelse som senere kom frem i Hannah Pakulas godkjente biografi om dronningen, «The Last Romantic: A Biography of Queen Marie of Roumania» (Simon & Schuster, 1985).