Năm 829, Theophilos chính thức lên ngôi hoàng đế. Ông mới có mười sáu tuổi và chưa lập gia đình. Năm sau kế mẫu Euphrosyne liền tuyên bố tổ chức buổi tuyển dâu. Những ứng viên tiềm năng từ mỗi tỉnh sẽ rời khỏi quê hương của họ để tới kinh thành Constantinopolis dự tuyển, Theodora nằm trong số đó. Nhà thơ Kassia được cho là đã tham gia vào vụ việc này. Buổi tuyển chọn cô dâu diễn ra vào tháng 5 năm 830, và Theodora đã được chọn làm hoàng hậu, có lẽ do ý muốn từ người mẹ chồng mới của bà. Hôn lễ mau chóng diễn ra vào ngày 5 tháng 6 năm 830 tại Hagia Sophia. Euphrosyne sớm rút về một tu viện an dưỡng tuổi già và Theodora được xem là Augusta duy nhất.

Gia đình của Theodora cùng đi theo bà vào cung. Anh em trai trở thành những quan viên trọng yếu trong triều và chị em gái thì được gả vào tầng lớp quý tộc triều đình. Trong cuộc hôn nhân của mình, bà đã sinh cho Theophilos năm con gái và hai con trai, đứa nhỏ trong số đó đã trở thành vị hoàng đế tương lai Mikhael III. Bất chấp một thực tế rằng Theophilos là một người bài trừ thánh tượng, Theodora vẫn kiên quyết giữ vững lòng tôn kính các biểu tượng tôn giáo mà bà giữ lại trong phòng mình tại hoàng cung. Một câu chuyện kể lại rằng một tên người hầu đã chứng kiến sự thờ phụng hình ảnh các thánh của bà và đi báo lại với hoàng đế. Khi người chồng đối chất với bà về sự việc này, Theodora nói rằng bà chỉ là đang "chơi với những con búp bê." Hai trong số các biểu tượng của Theodora vẫn còn được lưu giữ tại tu viện Vatopedi trên núi Athos đến ngày nay và được gọi là "Búp bê của Theodora". Chúng được đem trưng bày hàng năm vào ngày Chủ Nhật Chính Thống giáo.

Chính bản thân hoàng hậu Theodora được cho là đã can thiệp vào việc giải cứu Lazarus Zographos thoát khỏi những đòn tra tấn dã man từ chồng mình. Du vậy niềm tin tôn giáo đối nghịch gây căng thẳng đến mối quan hệ giữa hai vợ chồng vẫn còn mơ hồ. Sức khỏe của Theophilos ngày càng yếu dần và ông đã qua đời vào ngày 20 tháng 1 năm 842 ở độ tuổi hai mươi chín.