บิดาของท่านได้ฟังก็หัวเราะ แล้วบอกว่าให้เข้าไปอยู่ในวังก็เพราะตัวท่านต้องเป็นราชทูตไปฝรั่งเศส พี่สาวคนใหญ่ก็แต่งงานมีเหย้าเรือนไปแล้วไม่มีใครอยู่เป็นเพื่อน ทิ้งไว้ที่บ้านก็เป็นห่วง เจ้าคุณพระประยูรวงศ์ก็ยังยืนคำที่ไม่สมัครใจจะเข้าไปอยู่ในวัง จนบิดาบอกให้เข้าใจว่า ไม่ใช่จะถวายตัวให้เข้าไปอยู่ในวังเลย เป็นแต่ส่งไปให้เจ้าจอมมารดาเที่ยงฝึกสอนกิริยามารยาท เมื่อกลับจากฝรั่งเศสแล้วก็จะรับกลับมาอยู่บ้านตามเดิม ท่านจึงจำใจยอมเข้าไปอยู่ในวัง
สมเด็จฯ กรมพระยาดำรงฯ ทรงนิพนธ์ตอนนี้ไว้ว่า"...ตรงนี้คิดดูก็ชอบกล ถ้าหากเจ้าคุณพระประยูรวงศ์ไม่รักพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าฯ เมื่อพระองค์ใหญ่โสมตรัสบอกให้รู้ตัว ก็คงบอกแก่ผู้ใหญ่ในสกุลให้มารับไปบ้านเสียให้พ้นภัย ที่รู้แล้วนิ่งอยู่ชวนให้เห็นว่าฝ่ายท่านก็เกิดรักใคร่ในพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าฯ ตั้งแต่วันเดินเทียนวิสาขบูชาเหมือนกัน จึงเริ่มเรื่องติดพันกันมา..."
เมื่อตรัสขอแล้ว ๒-๓ วัน เจ้าฟ้าจุฬาลงกรณ์ก็โปรดให้พี่เลี้ยงชื่อ กลาง นำหีบน้ำหอมฝรั่งไปประทานคุณแพ ตอนนั้นน้ำหอมฝรั่งเพิ่งเข้ามาเมืองไทย เป็นที่นิยมกันมากในวงสังคมชั้นสูง เรียกกันว่าน้ำอบฝรั่ง หีบน้ำอบที่ประทานนั้นทำเป็น ๒ ชั้น เปิดฝาออกก็เห็นพระรูปฉายวางไว้ชั้นบน ส่วนชั้นล่างมีน้ำอบฝรั่ง ๒ ขวดกับสบู่หอมก้อนหนึ่งวางเรียงกัน เมื่อพระพี่เลี้ยงส่งให้คุณแพท่านไม่ยอมรับ คงเพราะเขิน แม้พระพี่เลี้ยงอ้อนวอนให้รับท่านก็ไม่ยอม จนพี่เลี้ยงของคุณแพที่ชื่อสุ่น ซึ่งพระองค์โสมประทานมา อดรนทนไม่ได้รับไว้แทน ต่อมาพระพี่เลี้ยงกลางกับพี่เลี้ยงสุ่นเลยเป็นแม่สื่อประสานงานกัน
ต่อมาพระพี่เลี้ยงกลางก็มาชวนคุณแพให้ไปดูซ้อมแห่โสกันต์พระเจ้าลูกเธอที่บริเวณสวนกุหลาบ ซึ่งเจ้าฟ้าจุฬาลงกรณ์ได้เสด็จมาคอยอยู่ที่นั่น ก็ได้พบกันเป็นครั้งแรก
ต่อมาเจ้าฟ้าชายรับสั่งให้พระองค์เจ้าชายกมลาสเลอสรรค์ พระอนุชาพระองค์โสม ไปรับคุณแพจากพระที่นั่งมูลมนเฑียรไปพบที่สวนกุหลาบอีก ครั้งนี้เจ้าฟ้าชายยื่นประทานน้ำอบฝรั่งขวดหนึ่งให้ด้วยพระองค์เอง แต่คุณแพอายไม่ยอมรับ จึงประทานให้พระองค์กมลาสฯช่วยส่งให้ คุณแพทำอิดๆเอื้อนๆ พระองค์กมลาสฯนึกว่ารับเลยปล่อย ผลก็คือขวดน้ำอบฝรั่งหล่นแตก ความผิดเลยมาลงที่พระองค์กมลาสฯ เมื่อทั้ง ๒ ฝ่ายต่างก็โกรธกริ้วพระองค์
ความสัมพันธ์ระหว่างเจ้าฟ้าจุฬาลงกรณ์กับคุณแพซึ่งนัดพบกันอีกหลายครั้ง ล่วงรู้ไปถึงเจ้าพระยาศรีสุริยวงศ์ เจ้าคุณปู่เลยสั่งให้ท่านผู้หญิงอิ่ม มารดารับคุณแพกลับมาอยู่บ้านเสียเพื่อกันข้อครหา
เมื่อเจ้าฟ้าชายทรงทราบข่าวก็ตรัสให้พระพี่เลี้ยงกลางไปทูลพระองค์โสม ขอพบคุณแพอีกครั้งก่อนไป ซึ่งพระองค์โสมก็ให้นางสุ่นพี่เลี้ยงพาไป ซึ่งกรมพระยาดำรงฯ นิพนธ์ตอนนี้ไว้ว่า
"...เจ้าคุณพระประยูรวงศ์ท่านเล่าว่า เมื่อพบกันเป็นแต่รันทดกำสรดโศก หาได้ปรึกษาหารือคิดอ่านกันอย่างไรไม่ แต่ส่วนตัวท่านเองเมื่อกลับออกไปอยู่บ้าน ได้ตั้งใจมั่นคงว่าจะมิให้ชายอื่นเป็นสามีเป็นอันขาด ถ้าหากผู้ใหญ่ในสกุลจะเอาไปยกให้ผู้อื่น ท่านก็จะหนีตามเสด็จพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าฯมา จะเป็นอย่างไรก็ให้เป็นไป"
เมื่อคุณแพกลับไปอยู่บ้านแล้ว เจ้าฟ้าชายก็ได้แต่ทรงเศร้าโศก ไม่เป็นอันจะสรง จะเสวย หรือเข้าเฝ้าพระชนกนารถ จนสมเด็จกรมพระสุดารัตน์ราชประยูร ผู้อุปถัมภ์ค้ำชูมาตั้งแต่พระราชชนนีสิ้นพระชนม์ ก็ตกพระทัย เสด็จไปปรึกษากับเจ้าจอมมารดาเที่ยงว่าจะทำอย่างไร เจ้าจอมมารดาเที่ยงมีความรักใครเจ้าฟ้าชายมาแต่ทรงพระเยาว์เช่นกัน จึงไปที่ตำหนักสวนกุหลาบทูลปลอบว่าอย่าได้ทรงเป็นทุกข์ไปเลย จะไปกราบทูลพระราชบิดาให้สู่ขอมาพระราชทาน
เจ้าจอมมารดาเที่ยงทูลแล้วก็รีบไปทำตามที่ทูล พระบาทสมเด็จพระจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวก็ทรงสงสารพระราชโอรส จึงทรงหาโอกาสตรัสขอต่อเจ้าพระยาศรีสุริยวงศ์ในที่รโหฐานก่อน เจ้าพระยาศรีสุริยวงศ์ก็ยอมถวาย จึงมีพระราชหัตถเลขาให้พระเจ้าลูกเธอพระองค์เจ้าโสมาวดีพร้อมกับท้าววรจันทร์และท้าวสมศักดิ์ เชิญไปถึงเจ้าพระยาศรีสุริยวงศ์อย่างเป็นทางการ สู่ขอคุณแพมาเป็นสะไภ้หลวง ซึ่งเจ้าพระยาศรีสุริยวงศ์ก็ทูลถวายตามพระราชประสงค์ แต่ต้องคอยให้พระยาสุรวงศ์ไวยวัฒน์ ผู้บิดากลับมาจากยุโรปก่อน และหาฤกษ์เตรียมถวายตัว ซึ่งช่วงนี้เป็นเวลาหลายเดือน แต่เจ้าฟ้าชายและคุณแพก็ให้คนส่งของไปมาถึงกันได้โดยไม่มีใครขัดขวาง
จนเดือน ๑๐ พระยาสุรวงศ์ไวยวัฒน์กลับมา เข้าเดือน ๑๒ เจ้าพระยาศรีสุริยวงศ์จึงนำตัวคุณแพเข้าไปถวายตัวต่อพระบาทสมเด็จพระจอมเกล้าฯ แล้วพักอยู่กับเจ้าจอมมารดาเที่ยงจนถึงฤกษ์ที่จะพระราชทาน
ในวันพระราชทาน เจ้าจอมมารดาเที่ยงนำคุณแพขึ้นเฝ้ากราบถวายบังคมลา พระบาทสมเด็จพระจอมเกล้าฯทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ พระราชทานพรและสิ่งของต่างๆ มีขันทองพร้อมพานทองรองขันสำรับหนึ่ง เงิน ๕ ชั่ง กับเครื่องนุ่งห่มแต่งตัวหีบหนึ่ง แล้วตรัสเรียกผ้าห่มเยียระบับสองชั้นมาพระราชทานเพิ่มอีกผืนหนึ่ง
สองทุ่มคืนนั้น เจ้าจอมมารดาเที่ยงกับเถ้าแก่ก็พาไปส่งตัวยังพระตำหนักสวนกุหลาบ เจ้าคุณพระประยูรวงศ์พรรณนาช่วงเวลานั้นว่า เดินออกทางประตูราชสำราญ เหมือนกับกระบวนแห่พระนเรศวร์ พระนารายณ์ มีคนถือเทียนนำหน้าและถือคบรายทางสองข้าง มีคนตามหลังเป็นพวกใหญ่ พวกชาววังก็พากันมานั่งดูแน่นทั้งสองข้างทาง ท่านอายจนแทบเดินไม่ได้
เจ้าคุณพระประยูรวงศ์ไปอยู่พระตำหนักสวนกุหลาบได้ ๓ เดือนก็ทรงครรภ์ ต้องคิดหาที่จะคลอดพระหน่อ เพราะจะคลอดในวังไม่ได้ผิดราชประเพณี จะประสูติในพระบรมหาราชวังได้แต่พระราชโอรสธิดาของพระเจ้าแผ่นดินเท่านั้น พระบาทสมเด็จพระจอมเกล้าฯจึงพระราชทานราชานุญาตให้สร้างตึกขึ้นใหม่ในสวนนันทอุทยานริมคลองมอญ ซึ่งทรงสร้างไว้เป็นที่เสด็จประพาส เมื่อเจ้าคุณพระประยูรวงศ์และเจ้าฟ้าจุฬาลงกรณ์ไปประทับรอคลอดที่นั่น กรมสมเด็จพระสุดารัตน์ฯก็เสด็จไปอยู่ด้วย ขณะนั้นเจ้าฟ้าชายมีหน้าที่ราชการมาก จึงต้องเสด็จข้ามฟากกลับไปในเวลาค่ำ บางวันน้ำในคลองแห้ง ก็ต้องไต่สะพานยาวไปตามริมคลอง
เจ้าคุณพระประยูรวงศ์ทรงครรภ์อยู่ ๗ เดือนก็ประสูติ แต่ก็เกิดผิดปกติ พระกุมารคลอดออกมามีถุงห่อหุ้มอยู่ ซึ่งกรมพระยาดำรงฯทรงกล่าวถึงตอนนี้ไว้ว่า "เมื่อคลอดพระองค์ยังอยู่ในกระเพาะ" เข้าใจว่าน่าจะเป็นถุงน้ำคร่ำ หมอและพยาบาลพากันคิดว่าสิ้นพระชนม์ตั้งแต่อยู่ในครรภ์ ให้หาหม้อขนันจะใส่ถ่วงน้ำตามประเพณี แต่เจ้าคุณตา พระยาสุรวงศ์ไวยวัฒน์อยากรู้ว่าเป็นพระองค์ชายหรือพระองค์หญิง จึงฉีกกระเพาะนั้นออกดู ก็เห็นยังหายพระทัยอยู่รู้ว่ามีพระชนม์ชีพ จึงช่วยกันประคบประหงมจนรอด
เมื่อพระหน่อประสูติได้ ๑๕ วัน เจ้าฟ้าจุฬาลงกรณ์ก็ต้องตามเสด็จพระชนกนาถไปทอดพระเนตรสุริยุปราคาที่หว้ากอเป็นเวลา ๑๙ วัน เมื่อกลับมาเจ้าคุณพระประยูรวงศ์กับพระหน่อจึงกลับไปอยู่พระตำหนักสวนกุหลาบ
พระบาทสมเด็จพระจอมเกล้าฯเสด็จไปทอดพระเนตรสุริยุปราคาที่หว้ากอครั้งนั้น ทั้งพระองค์เองและผู้ตามเสด็จได้รับเชื้อไข้ป่ามาหลายคน ที่ถึงตายก็มี พระบาทสมเด็จพระจอมเกล้าฯเสด็จกลับมาได้ ๕ วันก็ประชวร เจ้าฟ้าจุฬาลงกรณ์เสด็จไปพยาบาลอยู่ข้างพระที่ พอวันที่ ๒ สมเด็จพระชนกนาถยกพระหัตถ์ลูบพระพักตร์สัมผัสความร้อนผิดปกติ ก็ทรงทราบว่าพระราชโอรสประชวรไข้ป่าด้วยเหมือนกัน จึงดำรัสสั่งให้กลับไปรักษาพระองค์ที่พระตำหนักสวนกุหลาบ วันต่อมาไข้ยิ่งกำเริบขึ้นถึงขั้นประชวรหนัก ทั้งพระยอดมีพิษยังขึ้นที่พระศอ อาการเพียบถึงขั้นอันตราย พระบรมวงศานุวงศ์และข้าราชการผู้ใหญ่สั่งห้ามไม่ให้ทูลพระบาทสมเด็จพระจอมเกล้าฯให้ทรงทราบอาการของพระราชโอรส ขณะเดียวกันก็สั่งปิดข่าวมิให้เจ้าฟ้าชายทรงทราบพระอาการของสมเด็จพระชนกนาถ ซึ่งต่างก็ประชวรหนักทั้งสองพระองค์ เจ้าคุณพระประยูรวงศ์ต้องประสบความทุกข์ร้อนอย่างแสนสาหัส ด้วยพระธิดาก็ยังเป็นลูกอ่อน พระสวามีก็ประชวรหนัก ต้องเฝ้าดูแลทั้งสองทาง
หลังจากประชวรหนักอยู่ได้เดือนเศษ พระบาทสมเด็จพระจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวก็เสด็จสวรรคตในวันที่ ๑ ตุลาคม ๒๔๑๑ โดยมิได้แต่งตั้งรัชทายาทไว้ ทรงมอบให้พระบรมวงศานุวงศ์และขุนนางข้าราชการพิจารณากันเอง ส่วนเจ้าฟ้าจุฬาลงกรณ์พระอาการทุเลาขึ้น แต่พระกำลังยังอ่อนแรงจนไม่สามารถทรงพระราชยานได้ ต้องเชิญเสด็จขึ้นประทับบนพระเก้าอี้หาม แห่จากพระตำหนักสวนกุหลาบไปยังพระที่นั่งอนันตสมาคม (หลังเดิม) ในพระบรมมหาราชวัง เจ้าพระยาศรีสุริยวงศ์อ่านบันทึกของที่ประชุมพระบรมวงศานุวงศ์และขุนนางอัญเชิญเสด็จเสวยราชย์ให้ทรงทราบ แล้วหามพระเก้าอี้ไปยังพระที่นั่งภาณุมาศจำรูญ เพื่อจะทรงสักการะพระบรมศพอันเป็นหน้าที่ของรัชทายาทจะต้องทำก่อนพระราชกิจอื่น แต่พอพระเจ้าอยู่หัวทอดพระเนตรเห็นพระบรมศพสมเด็จพระบรมชนกนาถ ได้แต่ยกพระหัตถ์ขึ้นถวายบังคมเท่านั้น ก็ทรงสลบแน่นิ่งไป หมอประจำพระองค์แก้ไขจนฟื้น แต่ก็ไม่สามารถเคลื่อนพระองค์ลงจากพระเก้าอี้ได้ จึงตรัสแก่สมเด็จเจ้าฟ้าฯกรมขุนบำราบปรปักษ์ ขอให้ทรงสักการะพระบรมศพแทนพระองค์ ขณะนั้นเจ้านายผู้ใหญ่เห็นว่าถ้าพระเจ้าอยู่หัวประทับอยู่ที่นั่นต่อไปอาการประชวรอาจจะกลับกำเริบขึ้นอีก จึงสั่งให้หามพระเก้าอี้เชิญเสด็จไปยังพระที่นั่งอมรินทรวินิจฉัย ซึ่งจัดห้องในพระฉากไว้เป็นที่ประทับไปจนถึงกำหนดทำพิธีบรมราชาภิเษก