ระหว่างประทับในต่างประเทศ พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว ทรงพบกับ หม่อมราชวงศ์สิริกิติ์ กิติยากร และทรงประสบอุบัติเหตุทางรถยนต์ เมื่อวันที่ ๓ ตุลาคม พ.ศ. ๒๔๙๑ ได้เข้ารักษาพระองค์ ณ โรงพยาบาลในเมืองโลซาน โดย ม.ร.ว. สิริกิติ์ได้มีโอกาสเยี่ยมเป็นประจำจนหายประชวร นับตั้งแต่นั้นมาทั้งสองพระองค์ก็มีความสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิด
พระราชพิธีราชาภิเษกสมรส
พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว ทรงหมั้นกับ ม.ร.ว.สิริกิติ์ เมื่อวันที่ ๑๙ กรกฎาคม พ.ศ. ๒๔๙๒ เสด็จพระราชดำเนินนิวัตพระนครในปีถัดมา โดยประทับ ณ พระที่นั่งอัมพรสถาน ต่อมาวันที่ ๒๘ เมษายน พ.ศ. ๒๔๙๓ พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวโปรดเกล้าฯ ให้จัดการพระราชพิธีราชาภิเษกสมรสกับหม่อมราชวงศ์สิริกิติ์ กิติยากร ณ พระตำหนักสมเด็จพระศรีสวรินทิราบรมราชเทวี พระพันวัสสาอัยยิกาเจ้า ในวังสระปทุม ซึ่งในการพระราชพิธีราชาภิเษกสมรสนี้ มีพระบรมราชโองการโปรดเกล้าฯ ให้สถาปนาหม่อมราชวงศ์หญิงสิริกิติ์ กิติยากร ขึ้นเป็น สมเด็จพระราชินีสิริกิติ์
พระราชพิธีบรมราชาภิเษก
วันที่ ๕ พฤษภาคม พ.ศ. ๒๔๙๓ ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าโปรดกระหม่อมให้ตั้งการพระราชพิธีบรมราชาภิเษกตามแบบอย่างโบราณราชประเพณีขึ้น ณ พระที่นั่งไพศาลทักษิณ เฉลิมพระปรมาภิไธยตามที่จารึกในพระสุพรรณบัฏว่า พระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดช มหิตลาธิเบศรามาธิบดี จักรีนฤบดินทร สยามินทราธิราช บรมนาถบพิตร พระราชทานพระปฐมบรมราชโองการว่า "เราจะครองแผ่นดินโดยธรรม เพื่อประโยชน์สุขแห่งมหาชนชาวสยาม" และในโอกาสนี้ มีพระบรมราชโองการโปรดเกล้าฯ ให้เฉลิมพระนามาภิไธย สมเด็จพระราชินีสิริกิติ์ เป็น สมเด็จพระนางเจ้าสิริกิติ์ พระบรมราชินี ได้มีโอกาสเยี่ยมเป็นประจำจนหายประชวร นับตั้งแต่นั้นมาทั้งสองพระองค์ก็มีความสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิด