Công tước Eugen được vua Karl I của Württemberg (một người bà con xa) chọn làm chồng của Đại Công nương Vera Constantinovna của Nga, cháu gái đồng thời là con nuôi của Karl và Hoàng hậu Olga. Vào ngày 8 tháng 5 năm 1874, tại Stuttgart, ông kết hôn với Vera (1854 – 1912), con gái của Đại Công tước Konstantin Nikolayevich của Nga và Công nương Alexandra xứ Saxe-Altenburg.[1]

Họ có ba người con:

• Karl-Eugen xứ Württemberg (8 tháng 4 năm 1875 – 11 tháng 11 năm 1875); mất sớm.
• Elsa xứ Württemberg (1 tháng 3 năm 1876 – 27 tháng 5 năm 1936); cưới Vương công Albrecht xứ Schaumburg-Lippe (24 tháng 10 năm 1869 – 25 tháng 12 năm 1942). Họ có bốn người con:

Vương công Maximilian xứ Schaumburg-Lippe (28 tháng 3 năm 1898 – 4 tháng 2 năm 1974)Vương công Franz Josef xứ Schaumburg-Lippe (1 tháng 9 năm 1899 – 6 tháng 7 năm 1963)Vương công Alexander xứ Schaumburg-Lippe (20 tháng 1 năm 1901 – 26 tháng 11 năm 1923)Công nương Bathildis xứ Schaumburg-Lippe (11 tháng 11 năm 1903 – 29 tháng 6 năm 1983

• Olga xứ Württemberg (1 tháng 3 năm 1876 – 21 tháng 10 năm 1932); cưới Vương công Maximilian xứ Schaumburg-Lippe (13 tháng 3 năm 1871 – 1 tháng 4 năm 1904). Họ có ba người con:

Vương công Eugen xứ Schaumburg-Lippe (8 tháng 8 năm 1899 – 9 tháng 11 năm 1929)Vương công Albrecht xứ Schaumburg-Lippe (17 tháng 10 năm 1900 – 20 tháng 5 năm 1984)Vương công Bernhard xứ Schaumburg-Lippe (8 tháng 12 năm 1902 – 24 tháng 6 năm 1903)