Op 19 maart 1917 trouwde Luwdig Wilhelm met prinses Eleonore Anna Lucie zu Sayn-Wittgenstein-Berleburg. Eleonore was de weduwe van prins Otto Victor II van Schönburg, die in het jaar 1914 bij Reims stierf.
Ludwig Wilhelm en Eleonore kregen samen geen kinderen.
Hertog Ludwig Wilhelm en zijn vrouw emigreerden in het jaar 1938 uit Duitsland om te voorkomen dat ze door de SS zouden worden gearresteerd. Ze vluchtten via België naar de Verenigde Staten, waar zijn oudere zus Elisabeth van België was.
Op 20 februari 1965 overleed zijn vrouw Eleonore. Na de dood van zijn vrouw adopteerde Ludwig Wilhelm de kleinzoon van zijn zus, koningin Elisabeth van België, Max Emanuel.