Am 17. September 1815 heiratete sie in Weilburg den „Sieger von Aspern“, Erzherzog Karl von Österreich, der 26 Jahre älter war. Dies war die erste „Mischehe“ im Hause Habsburg; es wurde eine glückliche Ehe, aus der sieben Kinder hervorgingen. Ihr Mann ließ für sie in Baden bei Wien die Weilburg errichten. Obwohl in evangelischen Bethäusern ein straßenseitiger Zugang verboten war, wurde für sie in der Reformierten Stadtkirche in Wien das sogenannte Henriettentor eingebaut. Nach ihrem Tod musste es wieder zugemauert werden.
Henriette von Nassau-Weilburg brachte 1816 den ersten Weihnachtsbaum mit brennenden Kerzen nach Wien, ein Brauch, den es im katholischen Österreich bis dahin noch nicht gegeben hatte.
Sie starb 1829, erst 32-jährig, nachdem sie sich bei ihren an Scharlach erkrankten Kindern angesteckt hatte und dazu noch eine Lungenentzündung zuzog. Ihr Schwager, Kaiser Franz I., setzte durch, dass sie trotz ihres evangelischen Glaubens in der Kapuzinergruft beigesetzt werden durfte: „Wenn sie als Lebende unter uns geweilt hat, so soll sie es auch als Tote.“
Im Jahr 2009 wurde in Wien-Donaustadt (22. Bezirk) der Henriette-von-Nassau-Weg nach ihr benannt.
Monika Posch: Henriette von Nassau-Weilburg. Eine Protestantin im Hause Habsburg, in: Peter Karner (Hg.), Die evangelische Gemeinde H.B. in Wien. Jubiläumsfestschrift (= Forschungen und Beiträge zur Wiener Stadtgeschichte 16), Wien 1986, S. 72–81.
↑Bayreutherin brachte Wienern den Christbaum in: Nordbayerischer Kurier vom 20. Dezember 2022, S. 9.
↑Fürstin Luise Isabella von Nassau-Weilburg wurde, offenbar nach dem Tode ihres Gatten bei ihrer Tochter auf Schloss Weilburg weilend, zunächst in Baden bei Wien beigesetzt. Am 14. Dezember 1898 wurde ihr Leichnam im Beisein von drei österreichischen Erzherzögen exhumiert und in der Folge in der Fürstengruft der evangelischen Schlosskirche von Weilburg letztbestattet. — Local-Nachrichten. Exhumierung.. In: Badener Zeitung, 17. Dezember 1898, S. 4, Mitte rechts (online bei ANNO).Vorlage:ANNO/Wartung/bzt