Isabel era la quinta hija del gran duque Guillermo IV de Luxemburgo y de su esposa, la infanta María Ana de Portugal. Dos de las hermanas mayores de Isabel reinaron como soberanas grandes duquesas de Luxemburgo y duquesas titulares de Nassau: María Adelaida y Carlota.

Isabel se casó con el príncipe Luis Felipe de Thurn y Taxis, cuarto hijo del príncipe Alberto I de Thurn y Taxis, y de su esposa, la archiduquesa Margarita Clementina de Austria, el 14 de noviembre de 1922 en el Castillo de Hohenburg. Isabel y Luis Felipe tuvieron dos hijos, cinco nietos, dieciséis bisnietos y tres tataranietos:

• Anselmo Alberto Luis María Lamoral (14 de abril de 1924 - 25 de febrero de 1944), muerto en acción durante la Segunda Guerra Mundial.
• Iniga (25 de agosto de 1925 - 17 de septiembre de 2008), desposó al príncipe Everardo de Urach el 18 de mayo de 1948. Tuvieron cinco hijos, dieciséis nietos y tres bisnietos.

El príncipe Luis murió en 1933 en un accidente de coche. Isabel murió en 1950, a la edad de 49 años, en presencia de sus hermanas Carlota y Hilda, en su hogar en el Castillo Hohenburg, y fue enterrada junto a su marido en la abadía de San Emerano, en Regensburg.