Le 2 juillet 1959, il épouse à Bruxelles Paola Ruffo di Calabria, issue d'une famille princière italienne. Ils s'installent au château du Belvédère. Suite à l'absence d'héritier du couple royal, ce sont le prince Albert et la princesse Paola qui vont assurer l'avenir de la dynastie avec leurs trois enfants : Philippe (né le 15 avril 1960), Astrid (née le 5 juin 1962) et Laurent (né le 19 octobre 1963).