Op 1 juli 1862 trouwde Alice met groothertog Lodewijk IV van Hessen-Darmstadt, ze trouwde in Osborne House op het Isle of Wight. Tijdens deze dag kreeg Lodewijk van koningin Victoria het predicaat ‘Koninklijke Hoogheid’ en werd hij benoemd tot ridder in de Orde van de Kousenband. Alice en Lodewijk gingen in de Duitse stad Darmstadt wonen. Het was geen gelukkig huwelijk. Alice en Lodewijk hadden geen enkele raakvlak en ze voerden weinig gesprekken.
Op 13 juni 1877 volgde haar man prins Lodewijk zijn oom op als groothertog van Hessen en aan de Rijn, prinses Alice kreeg de titel groothertogin.
Eén van haar kinderen zou later de moeder van groothertogin Anastasia worden.
