
В Павловске девятнадцатилетняя княжна познакомилась с корнетом Кавалергардского полка грузинским князем Константином Багратион-Мухранским. Молодые люди полюбили друг друга и решили пожениться. Однако родители Татьяны были категорически против свадьбы, так как считали Константина не равного происхождения с Татьяной. Багратион-Мухранские — одна из младших ветвей рода Багратионов. Когда Грузия вошла в состав России, Багратионы (Багратион-Мухранские, Багратион-Грузинские, Багратион-Давыдовы и др.) вошли в состав российского дворянства. Они юридически являлись княжескими родами Российской империи, а не владетельными династиями. Константину было приказано покинуть Петербург, а Татьяна Константиновна слегла от горя.
Для решения вопроса о браке Татьяны Константиновны состоялся семейный совет Романовых. В конечном итоге в 1911 году император издал указ, по которому князья и княжны императорской крови могли вступать в нединастические браки, но потомство от них все равно права престолонаследия лишалось. Таким образом, Татьяна Константиновна могла выйти замуж за князя Багратион-Мухранского, но письменно отказалась за себя и своих потомков от прав на престол.
Вскоре молодым людям разрешили встретиться в Крыму, где 1 мая 1911 года в Ореанде, имении «Константиновичей», состоялась помолвка.
24 августа 1911 года (через три дня после свадьбы Иоанна Константиновича и Елены Петровны Сербской) в узком семейном кругу состоялась свадьба Татьяны Константиновны и князя Константина Александровича Багратион-Мухранского (1889—1915), сына князя Александра Михайловича Багратион-Мухранского. В семье родилось двое детей:
Теймураз (1912—1992), два брака, оба бездетны
Наталья (1914—1984), жена британского политика и поэта Хепбёрна-Джонстона Чарльза, брак бездетный