Het huwelijk van Mathilde en Hendrik kwam tot stand als gevolg van een initiatief van keizer Frederik I Barbarossa om een bondgenootschap met Hendrik van Engeland te sluiten. Daar kwam niet veel van terecht maar het huwelijk van Mathilde met Hendrik de Leeuw (de belangrijkste vazal van Frederik) ging wel door. Ze verloofden in 1165 en trouwden op 1 februari 1168 in de dom van Minden. Het huwelijk werd aansluitend in Braunschweig gevierd. De dom kreeg als dank een hoeve van Hendrik. Ten tijde van het huwelijk was Mathilde nog maar elf jaar oud (Hendrik was ongeveer 38). Hoewel ze getrouwd waren zullen Hendrik en Mathilde geen seks hebben gehad totdat Mathilde volgens de normen van die tijd volwassen was. Ze kreeg haar eerste kind enkele maanden na haar zestiende verjaardag. Mathilde bracht een bruidsschat mee van £ 5102. Er waren twintig zakken en kisten nodig om dit bedrag te vervoeren. Het huwelijk met Mathilde bracht Hendrik ook status, in feite beschouwden Frederik Barbarossa en Hendrik van Engeland hem als de-facto medekoning van Duitsland.
Hendrik werd in 1182 gedwongen om in ballingschap te gaan en Mathilde vergezelde hem, samen met hun kinderen. Tijdens de ballingschap verbleven ze vooral in Winchester tot Hendrik in 1185 kon terugkeren naar Saksen. In 1189 moest Hendrik weer in ballingschap gaan en ditmaal bleef Mathilde achter in Duitsland. Vermoedelijk was dat omdat ze ziek was want ze overleed 13 juli 1189. Ze werd begraven in de dom van Braunschweig en Hendrik werd naast haar begraven toen hij in 1195 overleed. Dit is het oudste dubbelgraf van een echtpaar in Duitsland.
Lotharius (1174-1190), in Duitsland achtergebleven als gijzelaar toen Hendrik de Leeuw voor de tweede maal in ballingschap ging (1189) overleed in Augsburg aan het hof van Hendrik VI en werd begraven in de Abdij Sankt Ulrich und Afra,