Le , Élisabeth épouse Frédéric-Auguste, grand-duc héritier d'Oldenburg, veuf de la princesse Élisabeth-Anne de Prusse, morte l’année précédente et de qui il avait eu deux filles, la duchesse Sophie-Charlotte et la duchesse Marguerite morte au berceau en 1882, mais pas d'héritier mâle apte à lui succéder.
Le grand-duc héritier accéda au trône sous le nom de Frédéric-Auguste II en 1900, faisant d’Élisabeth la grande-duchesse consort d’Oldenbourg. Sa belle-fille, Sophie-Charlotte, épousa le prince Eitel-Frédéric de Prusse, fils cadet du Kaiser et beau-frère de la princesse Cécilie.