Η Ματθίλδη ήθελε αρχικά να παντρευτεί τον Φραγκίσκο, Δούκα του Τεκ, χωρίς ωστόσο να το επιτύχει.[8][9] Στις 22 Ιουλίου 1896 παντρεύτηκε τον πρώτο ξάδελφό της, Κάρολο της Δανίας, στα Ανάκτορα του Μπάκιγχαμ.[2] Ο πατέρας της Ματθίλδης, Εδουάρδος, χορήγησε στο ζευγάρι την Οικία Άπλτον στο Σάντριγχαμ για εξοχική του κατοικία.[2] Σε εκείνο το σπίτι η Ματθίλδη γέννησε το μοναδικό της παιδί, τον Αλέξανδρο, στις 2 Ιουλίου 1903.[2][10]
Τον Ιούνιο του 1905 το νορβηγικό κοινοβούλιο, κατάργησε την ένωση της Νορβηγίας με τη Σουηδία και ψήφισε υπέρ στο να δοθεί ο θρόνος στον Κάρολο.[2] Μετά από δημοψήφισμα, στο οποίο εγκρίθηκε η απόφαση του κοινοβουλίου, ο Κάρολος αποδέχθηκε το νορβηγικό θρόνο, λαμβάνοντας το όνομα Χάακον Ζ΄, ενώ ο νεαρός γιος του πήρε το όνομα του Όλαφ.[2] Ο Χάακον Ζ΄ και η Ματθίλδη στέφθηκαν στις 22 Ιουνίου 1906 στον Καθεδρικό Ναό Νίνταρος στο Τρόντχαϊμ.[2]
Η Ματθίλδη διαδραμάτισε σημαντικό ρόλο στην αυλή και τη βασιλική οικογένεια της Νορβηγίας, παρότι ήταν διακριτική στα δημόσια θέματα. Υποστήριξε φιλανθρωπικές οργανώσεις, ιδιαίτερα εκείνες που σχετίζονταν με τα παιδιά και τα ζώα, και έδωσε κίνητρα σε μουσικούς και καλλιτέχνες. Της άρεσαν τα χειμερινά αθλήματα της Νορβηγίας, όπως το σκι, και προσπάθησε να μάθει νορβηγικά, χωρίς ωστόσο να το πετύχει πλήρως.[2]
Σε επίσκεψή της, στην Αγγλία στα τέλη του 1938 αρρώστησε και υποβλήθηκε σε επέμβαση.[2] Πέθανε σε ηλικία εξήντα οκτώ ετών από ανακοπή καρδιάς στις 20 Νοεμβρίου στο σπίτι της, στην Οικία Άπλτον και ενταφιάστηκε στο Φρούριο Ακέρσους του Όσλο.[2]
