หลังจากที่พระองค์ไม่ได้รับการเลือกให้เป็นพระวรชายาใน เจ้าชายชาลส์ เจ้าชายแห่งเวลส์ พระองค์ได้เข้าพิธีเสกสมรสกับ อาร์ชดยุกคาร์ล คริสเตียนแห่งออสเตรีย เมื่อวันที่ 6 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2525 ณ เมืองลักเซมเบิร์ก โดยรับพระราชทานพระอิสริยยศเป็น อาร์ชดัชเชสแห่งออสเตรีย พระชายา และมีพระนามอย่างเป็นทางการในภาษาอังกฤษว่า (อังกฤษ: Her Imperial and Royal Highness Archduchess Marie-Astrid of Austria, Princess of Luxembourg, Nassau and Bourbon-Parma) โดยทรงมีพระบุตรร่วมกันดังนี้

1. อาร์ชดัชเชสมาเรีย-คริสติน
2. อาร์ชดยุกอิม
3. อาร์ชดยุกคริสตอฟ
4. อาร์ชดยุกอเล็กซานเดอร์
5. อาร์ชดัชเชสกาเบรียลลา