В 1529 году, когда подрос сын, Сигизмунд дал согласие литвинам избрать его великим князем. 18 декабря 1529 года в Виленском кафедральном соборе виленский епископ Ян венчал Сигизмунда Августа на Великое Княжество. Но власть оставалась в руках Сигизмунда — «верховного князя Литвы», как он себя титуловал, а Сигизмунд Август оставался только номинальным великим князем литовским и жил при отцовском дворе.
Поляки упрекали короля в самовольстве, но вынуждены были смириться со свершившейся коронацией Сигизмунда Августа. Чтобы не потерять Литву, поляки решили выбрать Сигизмунда Августа польским королем. На Петрковском сейме сенаторы и послы шляхты просили короля, чтобы «с повода неопределенности дел людских позволили вынести его (Сигизмунда Августа) на трон польский». И он, естественно, позволил. Сигизмунда Августа выбрали польским королем, и 20 февраля 1530 года его короновали. Случай беспрецедентный — два короля в одной стране. Но власть по-прежнему принадлежала Сигизмунду Казимировичу.
На склоне лет Сигизмунд, понимая что для правления двумя государствами у него не хватает сил, передал в 1544 году своему сыну власть в Великом Княжестве Литовском. Да и в Польше он фактически не правил. Пользуясь старческой немощью Сигизмунда, его жена Бона стала самовластной хозяйкой в государстве. Сигизмунд не мог с нею сладить. «Говорить со старым королем, — писал итальянец Марсупини, — то же самое, что говорить ни с кем. Король, его милость, не имеет личной воли. Все держит в руках королева Бона. Она одна целым государством правит, все указы выдает, и так уже осточертела всем первым панам и шляхте, что ее едва терпят до конца жизни старого короля, и терпят из-за послушания, верней из-за страха. Молодой король ничего не говорит, ничего не хочет слушать и не хочет вмешиваться в никакие дела, так боится королеву Бону, мать свою. Вероятно, что находится он под чарами матери, ибо каждый день ходит к ней». Один только любимец короля шут Станьчик открыто высказывал свою ненависть к Боне, называя ее «гадиной итальянской». А может это был глас самого Сигизмунда?
Семейная жизнь короля не сложилась. Двадцатилетней умерла 2 октября 1515 года его первая жена Барбара Запольи. О себе она оставила добрую память из-за «большой набожности, преданности и послушании вере, доброты и человечности ко всем людям, щедрости к убогим». В браке с Барбарой у Сигизмунда родились две дочери: Ядвига, которая вышла замуж за маркграфа бранденбургского Иохима II, и Анна, умершая в детстве.
Король Сигизмунд хотел наследника и в пятьдесят один год женился на 24-летней Боне Сфорца, дочери миланского герцога. Выглядела она словно ангел. Вот как описывает ее посол Сигизмунда, который ездил к ней в Бари: «Волосы имеет красивые яснольняные, когда (вещь удивительная) брови и ресницы совершенно черные; глаза более ангельские, чем человеческие; лоб небольшой и ясный; нос простой без горбинки и скривления; лицо румяное; как бы врожденная стыдливость украшает его; уста словно ярко-красный коралл, зубы ровные и удивительно белые; шея обыкновенная и округлая; щеки снежной белизны; плечи плавные; ручки — красивейших увидеть нельзя. А все вместе взятое, как и вся фигура или каждый член отдельно, создает очень красивую и очень привлекательную гармонию. В каждом движении выдающееся очарование, а более всего в речи; сознание и разговор не такие, какие характерны ее полу, но истинно изумительные. Слышали ее говорящей по-латински, не заучено и без подготовки и свидетельствую Богом, что в каждой фразе блистала цветастой изысканностью стиля. Давно знаю итальянский край, но до этого времени не нашли панны, что так красиво танцует». И как в нее не влюбиться? Сигизмунд влюбился и называл ее «найяснейшей панной», наделял ее владениями. Даже слал с охоты из белорусских пущ лесные трофеи, привез ей ручную белку. Да и Бона вначале хотела угодить мужу. Она заботилась о его малолетней дочери Анне от первой жены Барбары Запольи.
И вот наконец 1 августа 1520 года королева Бона родила сына. О его рождении Сигизмунд узнал в Торуни и послал жене поздравления: «Двойную и безмерную радость пережили от письма В.К.М. узнав, что роды счасливо прошли и с ласки Пана Бога имеем мы наймилейшего сына, вечный залог нашей взаимной любви. За такую счастливую и радостную весть очень сильно благодарю В.К.М. и усиленно просим ее, чтобы о здоровье своем как лучше заботилась. Найлюбимейшему сыну нашему дайте при крещении имя Сигизмунд, которое теперь вдвоем носить будем». Но Бона наперекор называла сына Августом, так и начал он носить двойное имя — Сигизмунд Август. А самого Сигизмунда с этого времени называли Старым.