พระเจ้าเปดรูที่ 5 ทรงอภิเษกสมรสกับสเตฟานีแห่งโฮเอินโซลเลิร์น-ซิกมาริงเงิน สมเด็จพระราชินีแห่งโปรตุเกสและฟารู พระธิดาองค์โตของเจ้าชายคาร์ล แอนตันแห่งโฮเฮนโซลเลิร์น-ซิกมารินเงนและเจ้าหญิงโจเฌฟีนแห่งบาเดิน ที่กรุงเบอร์ลิน เมื่อ 29 เมษายน 1858 และที่ลิสบอน 18 พฤษภาคม 1858 ชีวิตอภิเษกสมรสของพระองค์ค่อนข้างมีความสุข จนกระทั่งสมเด็จพระราชินีสเตฟานีทรงสวรรคตด้วยโรคคอตีบ[1] การอภิเษกสมรสของพระองค์ไม่มีรัชทายาท ราชบัลลังก์โปรตุเกสจึงถูกส่งต่อไปยังพระเจ้าลูอิสที่ 1 แห่งโปรตุเกสพระอนุชาของพระองค์