Ngày 11 tháng 9 năm 1856, Adelheid kết hôn với Frederick VIII xứ Schleswig-Holstein.[5] Hai vợ chồng có bảy đứa con:[6]

• Friedrich xứ Schleswig-Holstein-Sonderburg-Augustenburg (3 tháng 8 năm 1857 – 29 tháng 10 năm 1858), qua đời khi chỉ được mười bốn tháng tuổi.
• Auguste Viktoria xứ Schleswig-Holstein-Sonderburg-Augustenburg (22 tháng 10 năm 1858 – 11 tháng 4 năm 1921), kết hôn với Wilhelm II của Đức vào ngày 27 tháng 2 năm 1881 và có bảy người con.
• Karoline Mathilde xứ Schleswig-Holstein-Sonderburg-Augustenburg (25 tháng 1 năm 1860 – 20 tháng 2 năm 1932), kết hôn với Friedrich Ferdinand I xứ Schleswig-Holstein vào ngày 19 tháng 3 năm 1885. Họ có sáu người con.
• Friedrich Gerhard xứ Schleswig-Holstein-Sonderburg-Augustenburg (20 tháng 1 năm 1862 – 11 tháng 4 năm 1862), qua đời khi mới được hai tháng tuổi.
• Ernst Günther II, Công tước xứ Schleswig-Holstein-Sonderburg-Augustenburg (11 tháng 8 năm 1863 – 21 tháng 2 năm 1921), kết hôn với Dorothea xứ Sachsen-Coburg và Gotha vào ngày 2 tháng 8 năm 1898.
• Louise Sophie xứ Schleswig-Holstein-Sonderburg-Augustenburg (8 tháng 4 năm 1866 – 28 tháng 4 năm 1952), kết hôn với Friedrich Leopold của Phổ vào ngày 24 tháng 6 năm 1889 và có bốn người con.
• Feodora Adelheid xứ Schleswig-Holstein-Sonderburg-Augustenburg (3 tháng 7 năm 1874 – 21 tháng 6 năm 1910), nhà văn và họa sĩ.

Thông qua con cái, Adelheid là mẹ vợ của Wilhelm II của Đức và là tổ mẫu của Carl XVI Gustaf của Thụy Điển và Felipe VI của Tây Ban Nha.