Prins Jan huwde op 9 april 1953 prinses Josephine Charlotte, dochter van koning Leopold III van België.

Zij waren via hun (over)grootmoeders (Maria Anna van Bragança, moeder van groothertogin Charlotte van Luxemburg, Maria Antonia van Bragança, moeder van prins Felix van Bourbon-Parma en Maria José van Bragança, moeder van koningin Elisabeth van België) verre familie van elkaar. Als kind al konden Joséphine-Charlotte en Jan goed met elkaar opschieten.

Uit hun huwelijk werden vijf kinderen geboren:

Marie Astrid (1954), gehuwd met Carl Christian van Oostenrijk

Hendrik (1955), groothertog, gehuwd met María Teresa Mestre

Jan (1957), tweelingbroer van Margaretha, gehuwd met Diane de Guerre, eerder gehuwd geweest met Hélène Suzanne Vestur

Margaretha (1957), tweelingzus van Jan, gehuwd met prins Nicolaas van Liechtenstein, zoon van vorst Frans Jozef II

Willem (1963), gehuwd met Sibilla Sandra Weiller

Op 7 oktober 2000 deed prins Jan troonsafstand ten voordele van zijn oudste zoon Hendrik.

Op 10 januari 2005 overleed zijn vrouw prinses Josephine Charlotte op 77-jarige leeftijd.Prins Jan overleed op 98-jarige leeftijd na een kortstondig ziekbed ten gevolge van een longontsteking in een ziekenhuis in de stad Luxemburg.