สามวันก่อนที่กษัตริย์วิลเลมจะสวรรคตในวันที่ 23 พฤศจิกายน ค.ศ. 1890 สมเด็จพระราชินีเอ็มมาทรงดำรงเป็นผู้สำเร็จราชการแทนพระองค์ในช่วงที่พระราชสวามีทรงพระประชวรหนัก พระองค์ทรงเป็นผู้สำเร็จราชการสืบต่อในรัชกาลของสมเด็จพระราชินีนาถวิลเฮลมินา พระราชธิดาซึ่งยังไม่ทรงบรรลุนิติภาวะ จนกระทั่งสมเด็จพระราชินีนาถวิลเฮลมินามีพระชนมายุครบ 18 พรรษาในวันที่ 31 สิงหาคม ค.ศ. 1898 ราชรัฐลักเซมเบิร์กนั้นถูกส่งผ่านไปยังอดอล์ฟ ดยุกแห่งนัสเซา พระปิตุลาฝ่ายพระชนนีของสมเด็จพระพันปีหลวงเอ็มมา ตามสนธิสัญญาของราชวงศ์ที่กำหนดไว้ว่า สตรีไม่อาจสืบราชบัลลังก์ลักเซมเบิร์กได้

สมเด็จพระพันปีหลวงเอ็มมาทรงรับตำแหน่งผู้สำเร็จราชการแทนพระองค์อย่างจริงจัง พระองค์ทรงพบปะรัฐมนตรีทุกๆคนอย่างน้อยทุกๆสองสัปดาห์ และทรงปฏิบัติตามกรอบของราชาธิปไตยภายใต้รัฐธรรมนูญอย่างเคร่งครัด พระองค์ทรงเปิดโอกาสให้ทุกคนสามารถเข้าเฝ้าและพูดคุยกับพระองค์ได้ และทรงยินยันว่าจะจัดการตอบจดหมายต่างๆให้มากที่สุดเท่าที่จะทำได้ นอกเหนือจากการบริหารราชการแผ่นดิน สมเด็จพระพันปีหลวงเอ็มมาทรงใส่พระทัยในการศึกษาของพระราชธิดามาก เมื่อสมเด็จพระราชินีนาถวิลเฮลมินามีพระชนมายุครบ 16 พรรษา สมเด็จพระพันปีหลวงเอ็มมาทรงตระเตรียมอบรมพระนางวิลเฮลมินาเป็นเวลาสองปีเพื่อเตรียมการให้สำหรับการครองราชย์เป็นสมเด็จพระราชินีนาถโดยสมบูรณ์

สมเด็จพระราชชนนีพันปีหลวงสิ้นพระชนม์ที่พระราชวังลังก์วูร์โฮท์ เดอะเฮก ในวันที่ 20 มีนาคม ค.ศ. 1934 ด้วยพระอาการแทรกซ้อนจากหลอดลมอักเสบ สิริพระชนมายุ 75 พรรษา พระศพถูกฝังที่นิวเวเคิร์ก เมืองเดลฟท์ จังหวัดเซาท์ฮอลแลนด์