El 29 de julio de 1981 contrajo matrimonio en la Catedral de San Pablo de Londres con el príncipe Carlos de Gales. Todas las casas reales asistieron al enlace con la excepción del rey español Juan Carlos I, que declinó la invitación ya que el viaje de novios de la pareja incluía una escala en Gibraltar. Tras el matrimonio, Lady Diana se convertiría en Su Alteza Real la princesa de Gales, se hizo muy popular tanto por sus colaboraciones en obras humanitarias como por su imagen muy carismática. Fue perseguida por la prensa e imitada por muchos incluso en su estilo de peinado.
Los príncipes de Gales tuvieron dos hijos: los príncipes William y Harry. Diana les inculcó valores y realizó actividades con ellos que nunca se habían dado dentro de la monarquía, ya que su deseo era que tuvieran una infancia normal pese a su condición, llevó a sus hijos a restaurantes de comida rápida o a parques temáticos, del mismo modo que realizaron visitas a centros de enfermos de sida y albergues de necesitados para que vieran de primera mano la situación de los más desfavorecidos.
Mohamed Al-Fayed, padre de Dodi y dueño del Hotel Ritz Paris, ha dedicado varios años de su vida intentando comprobar una posible conspiración por parte de la Familia Real Británica y el Servicio Secreto Británico. Sin embargo, investigaciones que se llevaron a cabo en Francia no dieron muestra alguna de tal conspiración. Posteriormente, la Operación Paget, investigaciones realizadas por la Policía Metropolitana londinense, acerca de la muerte de Diana de Gales y Dodi Al-Fayed, llevada a cabo en el 2006, concluyó que la teoría de una conspiración suscitada por Fayed no tenían base en la que apoyarse y que éstas debían ser descartadas.
Aunque inicialmente, la Familia Real se negaba a darle a Diana un funeral de Estado, las muestras de afecto y dolor por parte del pueblo británico obligaron a Buckingham a tomar una decisión al respecto. Su protocolo es muy estricto y los funerales con exequias de Estado están reservados a miembros de la casa real con rangos de majestad y a relevantes gobernantes del país, en el protocolo también existe un tipo de funeral llamado funeral real reservado a miembros de la casa real con rangos de alteza real, entonces la princesa tampoco calificaba en este funeral, de modo que como no existía en su protocolo referencia alguna de una princesa del Reino Unido divorciada y madre del segundo y tercero en la línea de sucesión al Trono, hubo que acuñar un nuevo término para las honras fúnebres de Diana: "Un entierro único para una persona única". Así lo definió un portavoz de la Familia Real más de 24 horas después del accidente. Cabe destacar que el día que se dio la sentencia de divorcio de los príncipes de Gales se estableció que la princesa perdería el tratamiento de Alteza Real pero conservaría el título de princesa de Gales, lo que significa que ella seguía siendo una princesa Británica y un miembro de la familia real por ser la madre del segundo y tercero en línea al trono británico.
El cuerpo fue trasladado un martes 2 de septiembre a Londres
desde la capital francesa a la vez que miles de ciudadanos anónimos
habían depositado ramos de flores y cartas de condolencia en las verjas
del Palacio de Buckingham. A su llegada fue trasladado a la Capilla Real
del Palacio de Saint James, residencia oficial del príncipe de Gales
donde se habilitaron cuatro libros para que todo aquel que quisiera
pudiera transmitir su mensaje de apoyo a la familia Spencer. El ataúd
permaneció cerrado en todo momento pues todos los allegados a Lady Diana
quisieron que se la recordara como la princesa glamorosa que fue. Hasta
el sábado 6 de septiembre, fecha oficial del funeral de Estado, se decretó luto nacional y las banderas de todo el país ondearon a media asta.