По возвращении Марии Александровны из Италии в середине ноября 1868 года Людвиг вновь приветствовал императрицу на баварской границе с Куфштайном. Она остановилась на пару дней в Мюнхенской резиденции у королевы-матери, ее пригласили на семейный обед, а позднее царица посетила в придворном театре представление «Нюрнбергских мейстерзингеров». 16 ноября король проводил Марию Александровну до самой границы вплоть до Нёрдлингена.
2 декабря 1868 года в письме кузену Вильгельму Гессенскому Людвиг писал об императрице: «Я был очень счастлив, как ты можешь себе представить. Она была так же благосклонна и заботлива, как всегда, ко мне, это ангел, и больше нет другого на этой Божьей земле. О, если бы она родилась позже или я раньше. Теперь я буду долго искать, пока не найду подходящую для себя жену, о ее дочери Марии я думаю сейчас и никогда».
Из этого письма становится понятным, что Людвиг не отказался от идеи брака и поиска спутницы жизни после расставания с Софией Баварской. Он питал настолько высокое почтение к Марии Александровне, что даже смог представить при соответствующих условиях ее в качестве жены. Он мечтал найти супругу, похожую на императрицу, но ее дочь Марию он не рассматривал как кандидатку себе в жены. Биограф Э.Ц. Конте-Корти сообщает, что в Петербурге никогда не рассматривали проект брака короля Людвига II и великой княжны Марии. Но со слов австрийского посла графа Ингельхайма в 1869 году можно узнать обратное: «Король отказался от поездки в Петербург, так как до его ведома дошло, что там его рассматривали как жениха для великой княжны дочери императрицы».
Как же сложилась дальнейшая судьба княжны Марии? В 1874 году княжна стала женой принца Альфреда, герцога Эдинбургского (1844–1900), второго сына английской королевы Виктории и принца Альберта Саксен-Кобург-Готского. У пары родилось шестеро детей, среди которых известны королева Мария Румынская (1875–1938) и великая княгиня Виктория Федоровна (1876–1936). Позднее к супругам перешло во владение герцогство Саксен-Кобург и Гота. Брак Марии и Альфреда выдался не совсем счастливым, но при другом раскладе, если бы она стала все же женой Людвига, то в Баварии ощущала себя более несчастной, чем в Англии и в Саксен-Кобурге.
Герцог Альфред (в семье называли его Аффи) обладал необузданным нравом, много пил, заводил романы с другими женщинами, часто уходил в морские плавания, оставляя жену подолгу одну с детьми. Разочарованная в муже и тоскуя по родине, Мария посвящала себя детям, воспитывая в них ненависть к англичанам. Туманный Альбион не впечатлял ее. В лондонском обществе Мария не пользовалась популярностью, и при дворе королевы Виктории ее мало любили, считали вздорной и высокомерной. Она так и осталась в Англии чужеземкой, своенравной русской царевной. Мария требовала, чтобы к ней обращались не «королевское высочество», а «императорское высочество», и соответственно по иерархии она должна занимать место за королевой Викторией или принцем Уэльским, а не за его женой датской принцессой Александрой. Менять веру на протестантизм герцогиня Эдинбургская категорически отказалась, что также, по сути, отдаляло ее от новой семьи. С ее стороны не было никаких попыток, чтобы влиться в английскую среду, она делала все наоборот.
Герцогиня к тому же не ладила со свекровью, иногда намеренно своим поведением выводила Викторию из себя и давала понять, что запугать ее ничем нельзя. Лишь позднее королева Виктория прониклась уважением к невестке за ее твердый и непокорный нрав. После самоубийства старшего сына герцог Альфред спился и вскоре в 1900 году скончался. Мария пережила мужа на 20 лет и умерла в Швейцарии. Она была погребена в герцогском фамильном склепе в Кобурге.
После 1868 года императрица Мария Александровна не посещала больше Германию. Также с годами ее здоровье ухудшилось из-за частых волнений за жизнь императора, на которого много раз покушались. Императрица жила в постоянном страхе за жизнь супруга. Когда Людвиг также получал известия о покушении на Александра II, он был очень потрясен и возмущен. Из-за этого усиливался его страх за собственную жизнь, и он увеличил меры, направленные на обеспечение собственной безопасности.
Брак Марии Александровны с царем Александром II не всегда был счастливым. Подорванное здоровье, ее частые отъезды за границу на лечение, из-за чего супруги все реже и реже виделись. Полноценная супружеская жизнь постепенно сошла на нет. После восшествия на престол Александр II стал заводить себе любовниц, а после рождения восьмого ребенка у него и вовсе появилась вторая семья. Марию Александровну огорчала неверность супруга, но она с исключительным достоинством и без жалоб терпела его любовные отношения с княжной Екатериной Долгоруковой. От царя фаворитка родила четверых детей, один из которых умер в младенчестве. Долгоруковой царь позволил даже занимать апартаменты в Зимнем дворце этажом выше комнат, где жила Мария Александровна. Царица часто слышала топот детских ножек и крики.