7 августа 1999 года после 10-летнего ухаживания Летисия вышла замуж за лиценциата по философии университета Эстремадуры, писателя и учителя литературы Алонсо Герреро Переса. Но уже через год брак закончился разводом.

1 ноября 2003 года, к удивлению многих, королевский двор объявил о помолвке Летисии и принца Астурийского. После этого она переехала жить до дня своей свадьбы во флигель дворца Сарсуэла.

Свадьба состоялась 22 мая 2004 года в кафедральном соборе Санта-Мария ла Реаль де ла Альмудена в Мадриде. Это была первая королевская свадьба в этом соборе.

У Летисии и Филиппа VI есть две дочери: Леонор, принцесса Астурийская (родилась 31 октября 2005 года), и инфанта София (родилась 29 апреля 2007 года). Семья живет в резиденции, расположенной в нескольких десятках метров от Сарсуэльского дворца.