فاطمه تقريبا در پايان نه يا اوايل ده سالگي با يكي از پسران امام حسن عليه السلام به نام حسن، معروف به «حسن مثني»، ازدواج كرد. حسن مثني در آن زمان هفده ساله بود.

شعراني مي نويسد: «تزويج يا زفاف حسن مثني و فاطمه در همان ايام خروج امام عليه السلام از مدينه، يا در راه ميان مدينه و كربلا، بوده است. و فاطمه در كربلا نوعروس بود؛ براي آنكه همان اوقات بالغه گرديده و نه سالش تمام شده بود، چون مادرش ام اسحاق بنت طلحه زوجه ي امام حسن عليه السلام بود و امام حسن عليه السلام در ماه صفر سال 50 به شهادت رسيد و اما اسحاق پس از گذشتن عده به عقد امام حسين عليه السلام درآمد. البته تولد فاطمه پيش از ربيع سال 51 نبوده است. پس وجود فاطمه ي نوعروس در كربلا قابل شك و ترديد نيست». [1] .