พระองค์ทรงเษกสมรสกับ เจ้าหญิงชาร์ลอตต์ ดัชเชสแห่งวาเลนตินัว พระราชธิดานอกสมรสเพียงพระองค์เดียวของ เจ้าชายหลุยส์ที่ 2 องค์อธิปัตย์แห่งโมนาโก เมื่อวันที่ 18 มีนาคมตามศาสนา และวันที่ 19 มีนาตม พ.ศ. 2463 เป็นพระราชพิธีตามพระราชอัธยาศัย โดยเจ้าชายหลุยส์ โดยรับพระราชทานพระอิสริยยศให้เป็น เจ้าชายแห่งโมนาโก ดยุกแห่งวาเลนตินัว และเป็นพระราชวงศ์กรีมัลดี ทั้ง 2 มีพระราชบุตรดังนี้

1. เจ้าหญิงอองตัวแนตแห่งโมนาโก
2. เจ้าชายแรนีเยที่ 3 องค์อธิปัตย์แห่งโมนาโก

โดยชีวิตเษกสมรสของทั้ 2 ไม่ได้มีความสุขเลย โดยพระองค์ได้ไปพบรักใหม่กับพยาบาลชาวอิตาลี ทั้ง 2 ทรงหย่าเมื่อวันที่ 18 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2476 ซึ่งบางแห่งเล่ากันว่า เป็นเพราะพระราชประสงค์ของเจ้าชายหลุยส์ที่ 2 ที่ทรงมีข้อแม้ว่าหากทรงหย่า ก็จะไม่ปลดออกจากพระอิสริยยศ เจ้าชายปีแยร์จึงทรงยอม