У Марии и Максимилиана было семеро детей: три дочери и четыре сына. Старшая дочь, Александра, умерла в детстве. Остальные девочки – Мария (которую в семье звали принцесса Маруся) и Евгения – получили титулы княжон Романовских и позже вышли замуж за немецких принцев. Сыновья Николай, Евгений, Сергей и Георгий – герцоги Лейхтенбергские – женились на русских дворянках. «Мэри была идеальной матерью, – вспоминает Ольга Николаевна, – нежная, исполненная заботы и очень ловкая. Она не только сумела добиться от своих детей послушания – они любили ее и уважали, и ее авторитет все увеличивался с годами. Ее дети были для нее также оплотом и защитой от всех жизненных разочарований, вытекавших из непостоянства ее натуры. Как я любила потом прелестную картину, когда она в детской, окруженная всей своей румянощекой детворой, с новорожденным на руках, сидела с ними на полу».
Максимилиан умер совсем молодым, в возрасте всего 35 лет. Через год Мария Николаевна тайно обвенчалась в церкви Мариинского дворца с графом Григорием Александровичем Строгановым. Анна Тютчева записала в своем дневнике: «Мне кажется, однако, что, несмотря на сплетни, которые она вызывала, цинизм ее проявлялся скорее в словах и манерах, чем в поведении. Доказательством служит настойчивость, с которой она стремилась урегулировать браком свои отношения к гр. Строганову, с которым она тайно повенчалась тотчас после смерти герцога Лейхтенбергского, хотя этот брак подвергал ее настоящей опасности, если бы он стал известен ее отцу. Император Николай имел достаточно высокое представление о своем самодержавии, чтобы в подобном случае насильственно расторгнуть брак, послать гр. Строганова на верную смерть на Кавказ и заточить свою дочь в монастырь. К счастью, он никогда не подозревал о событии, которое навсегда оттолкнуло бы его не только от любимой дочери, но также и от наследника и наследницы, которые содействовали этому браку».
О свадьбе стало известно только после смерти Николая I. Анна Тютчева пишет по этому поводу: «Говорят также много о браке великой княгини Марии Николаевны и уверяют, что он скоро будет объявлен. Будет очень досадно, если эти слухи оправдаются: это произведет дурное впечатление. Говорят, что Строганов объявил, что никогда не вернется в Петербург, если его положение не будет оформлено, что ему надоело видеться со своей женой по спартанской манере. Тем не менее я надеюсь, что в этом случае государь не уступит».