Портрет работы Франца Зерафа Штирнбранда. 1835 год (?).
29 мая 1835 года в Эрингене Матильда вышла замуж за наследного принца Гюнтера Фридриха Карла Шварцбург-Зондерсхаузенского (1801-1889). Он был вдовцом и имел троих детей от первого брака с принцессой Марией Шварцбург-Рудольштадтской. В том же году принц наследовал престол княжества Шварцбург-Зондерсхаузен. У князя и княгини родилось двое детей: дочь Мария (1837-1921) и сын Гуго (1839-1871).
Портрет работы Франца Зерафа Штирнбранда. 1837 год.
Матильда покровительствовала искусствам, сама писала музыку и стихи. При ней Зондерсхаузен превратился в важный культурный центр. Княгиня тратила много денег на обустройство княжеской резиденции, её растущие затраты стали предметом споров среди представителей придворных кругов и государственных чиновников.
Брак княжеской четы был несчастливым и в итоге распался. Поводом для развода послужил роман княгини с итальянским виноделом Джузеппе Антонелли. С 1847 года супруги жили раздельно. В 1848 году княгиня приезжала к мужу и поддерживала его во время народных волнений. В 1852 году брак княжеской четы был официально расторгнут по инициативе Гюнтера Фридриха Карла.
После развода княгиня часто меняла место жительства. Компаньонкой Матильды была писательница Евгения Йон из Арнштадта, писавшая под псевдонимом "Э. Марлитт". С 1874 года и до самой смерти Матильда проживала в Зальцбуге. Вместе с ней была её незамужняя дочь Мария.
Матильда Гогенлоэ-Эрингенская умерла 3 июня 1888 года во двоце Мирабель в Зальцбурге. Она была похоронена на старом кладбище в Арнштадте.