En 1994, il épouse civilement à Sélestat en Alsace le 8 septembre et religieusement à Versailles le 24 septembre Sybilla Weiller. Le couple a quatre enfants :
* Paul-Louis Jean Marie Guillaume, prince de Nassau (Luxembourg, 4 mars 1998)
* Léopold Guillaume Marie Joseph, prince de Nassau (Luxembourg, 2 mai 2000)
* Charlotte Wilhelmine Maria da Gloria, princesse de Nassau (Luxembourg, 2 mai 2000)
* Jean André Guillaume Marie Gabriel Marc d'Aviano, prince de Nassau (Luxembourg, 13 juillet 2004).
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