William a devenit Mare Duce după decesul tatălui său la 17 noiembrie1905. Neavând fii, Marele Duce și-a desemnat fiicele ca succesoare iar Marie-Adélaïde a fost confirmată și proclamată drept moștenitoare la 10 iulie 1907. După decesul tatălui ei, ea a devenit prima Mare Ducesă de Luxemburg. După abdicarea ei de la 14 ianuarie 1919, sora ei, Charlotte de Luxemburg, i-a succedat la tron.