1114年1月，马蒂尔达已准备好和亨利结婚，他们的婚礼在沃姆斯举行，同时还举行了奢侈的庆祝活动。由于亨利逮捕了他的大臣阿达尔贝特一世·冯·萨尔布吕肯和各种其他德意志王公，导致婚后不久整个帝国爆发了一场政治冲突。伴随着来自教会内部的反对声（教会在统治管理帝国上起着重要作用），叛乱接踵而至，结果导致教宗帕斯加尔二世正式将皇帝逐出教会。亨利和马蒂尔达于1116年初穿越阿尔卑斯山进入意大利，决意与教宗彻底解决此事。如今，马蒂尔达已在朝廷内独当一面，她发放王室补助金、处理上诉并出席礼仪场合。在这一年剩余时间内，这对夫妇都把时间花在取得意大利北部的控制权上，1117年初，两人对罗马发起进攻。帕斯加尔二世在亨利和马蒂尔达抵达罗马之前逃离，在他离开期间，教宗特使莫里斯·布尔丹（后来的对立教宗格列高利八世）在圣彼得大教堂为这对夫妇加冕。

马蒂尔达用这些仪式去索取神圣罗马帝国皇后的头衔。帝国由民选君主统治，像亨利五世一样，他们都曾被主要的贵族推选为罗马人的国王。这些国王通常都希望随后能被教宗加冕为神圣罗马皇帝，但此事无法得到保证。亨利五世曾于1111年强迫教宗为其加冕，但马蒂尔达本人的法律地位则不甚清楚。经婚姻，毫无疑问，马蒂尔达是合法的罗马人的王后，这也是她在印章和特许状上使用的头衔，但不能确定马蒂尔达是否具有皇后头衔的合法宣称权。布尔丹的法律地位和仪式本身的正统性也都非常模棱两可。但帝国的加冕礼是正式佩戴皇冠的场合，这是一年中少数几个统治者会在宫廷内佩戴皇冠的时刻。到布尔丹主持第二场仪式时，他也被开除教籍，随后被教宗废黜并终身监禁。虽然如此，马蒂尔达依旧坚持认为，她在罗马被正式加冕为皇后。在这一时期，皇帝和皇后的头衔并非总是始终如一地被使用，但不管怎样，马蒂尔达对皇后头衔的使用已得到广泛的承认。后来，盎格鲁-诺曼编年史家错误地记载道，教宗本人在罗马为马蒂尔达加冕，对此，马蒂尔达选择不反驳。

1118年，亨利向北穿越阿尔卑斯山返回德国以镇压新的叛乱，留下马蒂尔达作为他的摄政王统治意大利。在接下来的两年里，有关马蒂尔达执政的记载不多，但她很可能在治理国家方面获取得了相当多的实践经验。1119年，马蒂尔达返回北方，在洛陶林吉奥与亨利会面。此时，她的丈夫正忙于同教宗妥协。1122年，马蒂尔达也许同亨利一起参加了沃姆斯会议。亨利放弃了主教任免权，会议上签订的《沃姆斯宗教协定》使教权与王权之争趋于缓和。同年，马蒂尔达试图前往英格兰探望父亲，但却被佛兰德斯伯爵卡尔一世挡住了去路（其领地是马蒂尔达前往英格兰的必经之地）。历史学家玛乔丽·奇布诺尔认为当时马蒂尔达本打算回母国讨论英格兰王位的继承问题。

马蒂尔达和亨利仍然没有孩子，两人都被认为没有生育能力，同时代的编年史家把他们的处境归咎于皇帝和他对教会犯下的罪行。1122年初，当亨利还在继续镇压持续不断的政治动乱时，这对夫妇一起沿着莱茵河旅行，但此刻，亨利已患上癌症。由于病情恶化，亨利于1125年5月23日在乌得勒支去世，留下马蒂尔达保护他们的外甥兼亨利的遗产继承人——斯瓦比亚公爵弗里德里希二世。亨利在去世前把帝国徽章的支配权交给了马蒂尔达，但还不清楚亨利就帝国的未来给过马蒂尔达什么指示，而这个帝国正面临着又一次领导层选举。随后，马蒂尔达在阿达尔伯特大主教的说服下交出了帝国徽章，选举进程由大主教主导，新任罗马人的国王由亨利五世的旧敌，苏普林堡的洛泰尔（即洛泰尔二世）当选。

现年23岁的玛蒂尔达对于如何度过余生只有有限的选择。由于无儿无女，她无法以帝国摄政的角色行使权力，这让她要么选择成为修女，要么改嫁。一些德意志王公开始向她求婚，但马蒂尔达选择返回诺曼底。马蒂尔达似乎并不指望返回德国，因为她放弃了帝国内的地产，带着她私人珍藏的珠宝、她自己的朝服、亨利的两顶王冠和圣物使徒圣詹姆斯之手（Hand of St James the Apostle）离开了德国。

1120年，白船（White Ship）沉船事故发生后，英格兰的政治格局发生了翻天覆地的变化。包括马蒂尔达的胞弟威廉·阿德林和许多其他高级贵族在内的大约三百名乘客在某一晚登上白船，准备从诺曼底的巴夫勒尔启航，前往英格兰。这艘船就在海港外沉没，事故原因可能是超载或船长和船员饮酒过量，全船仅有两名乘客幸存。威廉·阿德林是遇难者之一。威廉·阿德林的离世让英格兰王位的继承蒙上疑云。当时西欧的继承规则还不明确。在法国的一些地区，长子继承制变得更受欢迎。此外，按照惯例，法国国王生前就要为他的继承人加冕，使预期的继承顺序相对清晰。但在英格兰，情况并非如此，一个贵族所能做的就是找出全部合法继承人，让他们在自己去世后相互竞争。盎格鲁-诺曼人在过去六十年内奉行的这种继承法使事态进一步复杂化。征服者威廉入侵英格兰后，他的儿子威廉·鲁弗斯和罗伯特·柯索斯之间曾为争夺遗产交战，亨利也是通过武力才得到诺曼底的控制权。还曾未有过和平、无竞争的权力更迭。

起初，亨利希望能再生一个儿子。威廉·阿德林和马蒂尔达的母亲于1118年去世，所以，亨利又娶了一位续弦——鲁汶的阿德里西亚。亨利和阿德里西亚没有生下任何孩子，王朝的未来正面临着威胁。亨利可能已经开始在他的侄甥中寻找合适的继承人。他可能曾考虑过将他姐姐阿德拉的儿子布卢瓦的斯蒂芬作为一种可能的选择，也许就在为此做准备时，他安排马蒂尔达的表亲，富有的布洛涅女伯爵与斯蒂芬成婚。法国国王路易六世更倾向于支持罗伯特·柯索斯的独子威廉·克利托，但威廉却公开煽动叛乱反对亨利，因此他不合适。亨利可能也曾考虑过将他的非婚生子格洛斯特的罗伯特列为可能的候选人，但此举无法得到英格兰传统和习俗的支持。当马蒂尔达的丈夫亨利于1125年去世时，亨利的计划发生了改变。

马蒂尔达于1125年回到诺曼底，在宫廷内待了大约一年，她的父亲亨利一世依旧希望他的第二次婚姻能为他带来一位男性继承人。如果这一目标未能实现，从现在开始，马蒂尔达就是亨利的首选。并且，亨利还宣布如果他死后没有留下男性继承人，那么，马蒂尔达将是他的合法继承人。1126年圣诞节，盎格鲁-诺曼男爵们聚集在威斯敏斯特，在那里他们于1月宣誓承认英格兰王位由马蒂尔达和她将来可能拥有的合法继承人继承。1127年初，亨利开始正式为马蒂尔达寻找一位新丈夫，帝国内的各类王公纷纷向马蒂尔达求婚。亨利更倾向于利用马蒂尔达的婚姻来确保诺曼底南部边境的安全，因此，他把马蒂尔达许配给安茹伯爵富尔克的长子——安茹的杰弗里。

自1106年亨利一世征服诺曼底以来，他对诺曼底的控制仍面临着诸多挑战。最新的威胁来自他的侄子，得到法国国王支持的新任佛兰德斯伯爵威廉·克利托。对亨利而言，此时维持诺曼底东部和南部的稳定至关重要。威廉·阿德林迎娶了富尔克的女儿马蒂尔达，这本可以巩固亨利与安茹家族的联盟关系，但却被白船沉船事故断送。亨利和福尔克为嫁妆的归属问题争论不休，这促使福尔克转而支持威廉·克利托。因此，如今亨利的解决办法就是促成马蒂尔达和杰弗里的婚事，以重建之前的联盟。

马蒂尔达似乎对这个计划不以为然。她觉得改嫁给一个伯爵的儿子会拉低她的帝国地位，并且也可能对嫁给一个比她年轻得多的人感到不快，当时马蒂尔达25岁，而杰弗里只有13岁。但在都尔大主教希尔德伯特的劝说下，马蒂尔达最终同意订婚。1127年5月，马蒂尔达在格洛斯特伯爵罗伯特和布里安·菲茨康特的陪同下前往鲁昂，并在此地与杰弗里正式订婚。在接下来的一年里，有望成为耶路撒冷国王的富尔克决定前往耶路撒冷，把他的领地留给了杰弗里。亨利将未来的女婿封为爵士，一周后的1128年6月17日，马蒂尔达和杰弗里的婚礼在勒芒举行，仪式由勒芒和塞镇主教主持。富尔克最终于1129年离开安茹前往耶路撒冷，并宣布杰弗里为安茹和曼恩伯爵。

事实证明马蒂尔达和杰弗里的婚姻生活困难重重，因为这对夫妇不是特别喜欢对方。关于马蒂尔达的嫁妆还存在进一步的争议；亨利准予将诺曼底的各种城堡授予马蒂尔达，但未具体说明这对夫妇什么时候能真正拥有它们。还有一点不确定的是，亨利是否打算让杰弗里在将来对英格兰或诺曼底拥有宣称权，他很可能是故意让杰弗里的地位不明了。婚后不久，马蒂尔达离开杰弗里回到诺曼底。亨利似乎把夫妇分居归咎于杰弗里，但这对夫妇最终在1131年和解。马蒂尔达奉亨利之召于同年8月抵达英格兰。9月，国王召开大议会，议员们再次集体宣誓效忠，承认马蒂尔达是亨利的继承人。

马蒂尔达于1133年3月在勒芒生下了她的长子——未来的英格兰国王亨利二世。亨利听到消息后感到很高兴，并前往鲁昂看望女儿。1134年圣灵降临节当日，马蒂尔达的次子杰弗里在鲁昂出生。但此次分娩过程异常凶险，马蒂尔达也似乎濒临死亡。她为自己的遗嘱做了安排，并与父亲争论她应该葬在哪里。马蒂尔达更倾向于葬在贝克修道院，但亨利希望她能被葬在鲁昂大教堂。马蒂尔达恢复了健康，亨利对他第二个外孙的出生欣喜若狂，可能还坚持让他的贵族再发一遍誓言。

从那时起，马蒂尔达与亨利的关系日趋紧张。这对夫妇怀疑他们对王位的宣称权在英格兰缺乏真正的支持，并在1135年提出，国王应该将诺曼底的王家城堡移交给马蒂尔达，并坚决要求诺曼底贵族立即向马蒂尔达宣誓效忠。此举会让这对夫妇在亨利去世后获得更加强大的地位，但国王愤怒地拒绝了，可能是因为担心杰弗里在他还活着的时候就会试图在诺曼底夺取政权。

诺曼底南部爆发了一场新的叛乱，马蒂尔达和杰弗里代表叛军进行了军事干预。在这场对峙中，亨利出乎意料地病倒了，并在利翁拉福雷附近去世。亨利在临终前是否就继承一事留下过什么遗言尚无定论。同时代编年史家的记录受后续事件的影响。支持马蒂尔达的消息来源暗示亨利在临终前重申了他要把所有的领地都传给女儿的意图。而持反对观点的编年史家则认为亨利已经宣布放弃了他的原始计划，并就强迫男爵们向马蒂尔达宣誓效忠一事道歉。