В браке с герцогом Лейхтенбергским у Марии Николаевны родилось семеро детей:
1) Александра (1840 г.р.), герцогиня Лейхтенбергская, скончалась в 3 года и была похоронена в Петропавловском соборе;
2) Мария (1841 г.р.), вышла замуж в 1863 году за Вильгельма Баденского, младшего сына герцога Леопольда Баденского;
3) Николай (1843 г.р.), 4-й герцог Лейхтенбергский, с 1868 года был женат морганатическим браком на Надежде Сергеевне Анненковой дочери коллежского секретаря Сергея Петровича Анненкова;
4) Евгения (1847 г.р.), сочеталась браком с А.П.Ольденбурским;
5) Евгений (1847 г.р.), 5-й герцог Лейхтенбергский, была женат первым морганатическим браком на Дарье Константиновне Опочининой, вторым – на Зинаиде Дмитриевне Скобелевой, сестре генерала Скобелева;
6) Сергей (1849 г.р.), погиб в Русско – турецкой войне;
Георгий (1852 г.р.), 6-й герцог Лейхтенбергский, был женат первым браком на Терезе Ольденбургской, вторым – на Анастасии Черногорской.