Din 1922 până în 1944 a fost Prințesă Ereditară de Monaco, moștenitoare a tronului. Dacă Louis al II-lea ar fi murit fără să lase moștenitori legitim, tronul din Monaco urma să fie moștenit de Wilhelm, ducele german de Urach, vărul lui Louis al II-lea, fiul Prințesei Florestine de Monaco.
Pentru a preveni acest lucru, la 15 mai 1911 a fost adoptată o lege prin care Charlotte era recunoscută ca fiica lui Louis al II-lea și a devenit membră a familiei suverane. O ordonanță din 30 octombrie 1918 i-a permis să fie adoptată.
Louis a adoptat-o pe Charlotte la Paris la 16 mai 1919 conferindu-i numele de Grimaldi și i-a acordat titlul de Ducesă de Valentinois.
Ea a devenit astfel moștenitoare și a purtat titlul de Prințesă Ereditară din 1922 până la 30 mai 1944.
La Monaco, la 18 martie 1920 printr-o ceremonie civilă și la 19 martie 1920 printr-o ceremonie religioasă, Charlotte s-a căsătorit cu contele Pierre de Polignac care a luat numele de Grimaldi și a devenit Prinț de Monaco. Cuplul a avut doi copii: Antoinette Louise Alberte Suzanne (28 decembrie 1920 – 18 martie 2011) Și Rainier al III-lea de Monaco (31 mai 1923 – 6 aprilie 2005)
Căsnicia lor nu a fost una fericită; s-au separat la 20 martie 1930 când Charlotte l-a părăsit pentru a locui cu amantul ei italian, Del Maso. Cuplul a divorțat la 18 februarie 1933 printr-o ordonanță a Prințului Louis al II-lea.
