แกรนด์ดยุกวิลเลมที่ 4 แห่งลักเซมเบิร์กในวันที่ 25 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2455 ณ ปราสาทเบิร์ก,คอลมาร์-เบิร์ก,ประเทศลักเซมเบิร์ก สิริพระชนมายุ 59 พรรษา พระองค์ทรงเป็นแกรนด์ดยุกพระองค์สุดท้ายแห่งลักเซมเบิร์กที่เสด็จสวรรคตขณะยังเป็นพระประมุข พระราชธิดาได้ขึ้นครองราชย์ต่อเป็น แกรนด์ดัชเชสมารี-อเดเลดแห่งลักเซมเบิร์ก ภายใต้การสำเร็จราชการของพระนางมารี แอนน์ พระมเหสีของพระองค์ และต่อมาแกรนด์ดัชเชสมารี-อเดเลดทรงทำให้เกิดวิกฤตในการดำรงอยู่ของสถาบันพระมหากษัตริย์ลักเซมเบิร์ก และแกรนด์ดัชเชสชาร์ล็อตแห่งลักเซมเบิร์ก พระราชธิดาองค์รองของพระองค์ซึ่งจะได้ครองราชย์สืบต่อจากแกรนด์ดัชเชสมารี-อเดเลด ทรงสามารถแก้ไขวิกฤตต่างๆที่เกิดขึ้นในสมัยพระเชษฐภคินีได้