เจ้าหญิงแคลร์ ทรงพบกับ เจ้าชายเฟลิกซ์แห่งลักเซมเบิร์ก พระสวามีในอนาคตในกรุงวอชิงตันในปี พ.ศ. 2555 ต่อมาในเดือนตุลาคม ทั้ง 2 พบกันอีกครั้งในงานอภิเษกสมรสของ เจ้าชายกีโยม แกรนด์ดยุกรัชทายาทแห่งลักเซมเบิร์ก กับ เจ้าหญิงสเตฟานี แกรนด์ดัชเชสรัชทายาทแห่งลักเซมเบิร์ก แต่ไมได้รับพระราชานุญาตจากแกรนด์ดยุกอ็องรีแห่งลักเซมเบิร์ก ให้ประทับข้างกัน

ต่อมาในเดือนธันวาคม แกรนด์ดยุกอ็องรีแห่งลักเซมเบิร์ก มีพระราชดำริ ทรงมีพระราชานุญาตให้ทั้ง 2 สมรสกัน และถูกเสนอต่อนักข่าวในวันที่ 27 ธันวาคม งานแต่งงานเกิดขึ้นเมื่อวันที่ 17 กันยายน ณ ประเทศเยอรมนี หลังจากสมรสแล้ว แคลร์ได้รับการสถาปนาเป็น เจ้าหญิงแคลร์แห่งลักเซมเบิร์ก พระชายา พร้อมฐานันดร รอยัลไฮเนส หลังจากสมรสแล้วทั้ง 2 ประทับด้วยกัน ณ ประเทศฝรั่งเศส ต่อมา สำนักพระราชวังแห่งลักเซมเบิร์กได้ออกแถลงการณ์เรื่องเจ้าหญิงแคลร์ทรงครรภ์ ต่อมาเมื่อวันที่ 15 มิถุนายน พ.ศ. 2557 พระองค์ได้มีประสูติกาลพระธิดาคือ เจ้าหญิงอะมาเลียแห่งนัสเซา ณ โรงพยาบาลแกรนด์ดัชเชสชาลอตต์ซึ่งเป็นโรงพยาบาลที่ใหญ่ที่สุดใน ประเทศลักเซมเบิร์ก

ต่อมา สำนักพระราชวังได่ออกแถลงการณ์เรื่องเจ้าหญิงแคลร์ ทรงครรภ์ที่ 2 ต่อมาเมื่อวันที่ 28 พฤศจิกายน พ.ศ. 2559 ได้มีพระสูติกาล เจ้าชายเลียมแห่งนัสเซา พระโอรสพระองค์ที่ 2 ณ ประเทศสวิตเซอร์แลนด์