Protože její otec neměl přeživšího syna, byla Vilemína velmi žádanou nevěstou. Mezi jejími nápadníky byl budoucí švédský král Oskar I. z nově vzniklé dynastie Bernadotte.
První manželství
Dne 1. listopadu roku 1828 se ve věku dvaceti let provdala v kostele paláce Christiansborg za svého bratrance, korunního prince Frederika, pozdějšího dánského krále Frederika VII., který byl po mužské linii přímým potomkem krále Frederika V. a jeho druhé ženy Juliany Marie. Tímto sňatkem se spojily dvě linie dánské královské rodiny, mezi nimiž byly od roku 1814 chladné vztahy. Manželství bylo i veřejností oslavováno a vítáno s nadšením, jež trvalo měsíce a odrazilo se v řadě pověstí, vyprávění a oslav. Svazek se však záhy ukázal být nešťastným. Zejména Frederikův nevázaný způsob života, nevěry a alkoholismus měly vést k tomu, že pár se v roce 1834 rozešel a 4. září1834 byl rozveden. Manželství zůstalo bezdětné; lze se domnívat, že podstatnou roli rozpadu svazku hrála spíše tato skutečnost.
Druhé manželství
O rok později se Vilemína provdala za svého o pět let mladšího bratrance, vévodu Karla Glücksburského, staršího bratra pozdějšího dánského krále Kristiána IX.
V roce 1848 se Karel účastnil jako velitel na straně Šlesvicka-Holštýnska tříleté války (1848–51) proti Dánsku, což znamenalo silné narušení vztahů mezi Vilemínou a dánským královským dvorem. V létě roku 1848 se Karel z války vrátil zpět a pár žil až do roku 1852 v Drážďanech; v tomto roce se vypravil do Dánska smířit se s příbuzenstvem. Vilemína a její manžel od té doby přebývali převážně na zámcích v Kielu a Louiselundu, zejména pak po nastoupení jejich švagra Kristiána na dánský trůn. Od roku 1864 připadlo vévodství Prusku a Karel ztratil svůj vévodský titul. Pár se přestěhoval zpět na zámek Glücksburg, neboť německý císař jim bývalý vévodský dům postoupil.
24. října1878 Karel zemřel. Vilemína ho přežila o 13 let, zemřela 30. května 1891, a byla pochována po jeho boku ve vévodské hrobce na městském hřbitově v Glücksburgu.
Obě Vilemínina manželství byla bezdětná. Soudí se, že byla neplodná, protože nejsou žádné zprávy o nějakém potratu, či mrtvě narozeném dítěti, tedy že by vůbec kdy otěhotněla; na druhé straně ani její první manžel Frederik VII. neměl potomka, třebaže byl ženatý celkem třikrát.
Luisa1Je zde použita šablona {{Note label}} označená jako k „pouze dočasnému použití“.
5. generace
Žofie Magdalena1Je zde použita šablona {{Note label}} označená jako k „pouze dočasnému použití“. • Karolina Vilemína1Je zde použita šablona {{Note label}} označená jako k „pouze dočasnému použití“. • Luisa1Je zde použita šablona {{Note label}} označená jako k „pouze dočasnému použití“.
6. generace
Luisa Augusta1Je zde použita šablona {{Note label}} označená jako k „pouze dočasnému použití“. • Juliana Žofie1Je zde použita šablona {{Note label}} označená jako k „pouze dočasnému použití“. • Luisa Šarlota1Je zde použita šablona {{Note label}} označená jako k „pouze dočasnému použití“.
7. generace
Karolina1Je zde použita šablona {{Note label}} označená jako k „pouze dočasnému použití“. • Vilemína1Je zde použita šablona {{Note label}} označená jako k „pouze dočasnému použití“.
8. generace
Alexandra4Je zde použita šablona {{Note label}} označená jako k „pouze dočasnému použití“. • Marie Sofie4Je zde použita šablona {{Note label}} označená jako k „pouze dočasnému použití“. • Thyra
Feodora • Karolina Matylda • Alexandrina Luisa • Helena2Je zde použita šablona {{Note label}} označená jako k „pouze dočasnému použití“. • Irena2Je zde použita šablona {{Note label}} označená jako k „pouze dočasnému použití“. • Kateřina2Je zde použita šablona {{Note label}} označená jako k „pouze dočasnému použití“. • Evženie2Je zde použita šablona {{Note label}} označená jako k „pouze dočasnému použití“. • Olga2Je zde použita šablona {{Note label}} označená jako k „pouze dočasnému použití“. • Alžběta2Je zde použita šablona {{Note label}} označená jako k „pouze dočasnému použití“. • Marina2Je zde použita šablona {{Note label}} označená jako k „pouze dočasnému použití“. • Margarita2Je zde použita šablona {{Note label}} označená jako k „pouze dočasnému použití“. • Teodora2Je zde použita šablona {{Note label}} označená jako k „pouze dočasnému použití“. • Cecílie2Je zde použita šablona {{Note label}} označená jako k „pouze dočasnému použití“. • Sofie2Je zde použita šablona {{Note label}} označená jako k „pouze dočasnému použití“.
11. generace
Markéta II.3Je zde použita šablona {{Note label}} označená jako k „pouze dočasnému použití“. • Benedikta3Je zde použita šablona {{Note label}} označená jako k „pouze dočasnému použití“. • Anna-Marie • Alžběta3Je zde použita šablona {{Note label}} označená jako k „pouze dočasnému použití“. • Alexandra2Je zde použita šablona {{Note label}} označená jako k „pouze dočasnému použití“. • Sofie2Je zde použita šablona {{Note label}} označená jako k „pouze dočasnému použití“. • Irena2Je zde použita šablona {{Note label}} označená jako k „pouze dočasnému použití“.
12. generace
Alexie2Je zde použita šablona {{Note label}} označená jako k „pouze dočasnému použití“. • Teodora2Je zde použita šablona {{Note label}} označená jako k „pouze dočasnému použití“.
1Je zde použita šablona {{Note label}} označená jako k „pouze dočasnému použití“. také norská princezna 2Je zde použita šablona {{Note label}} označená jako k „pouze dočasnému použití“. také řecká princezna 3Je zde použita šablona {{Note label}} označená jako k „pouze dočasnému použití“. také islandská princezna 4Je zde použita šablona {{Note label}} označená jako k „pouze dočasnému použití“. ne dánská princezna rodem, ale udělen titul dánské princezny