Isabelle ne quitta le Portugal que huit semaines plus tard. Son père fit préparer une flotte et un trousseau et le 19 octobre 1429, avec une flottille d’une vingtaine de navires, Isabelle – accompagnée de près de 2000 Portugais – quitta définitivement le Portugal. Après un voyage de onze semaines au cours duquel la flotte fut assaillie par des tempêtes, causant la perte de plusieurs navires et d’une grande partie de son trousseau nuptial, le convoi atteignit Sluys le 25 décembre 1429. La duchesse débarque le lendemain où elle et Philippe célèbrent leur mariage religieux officiel deux semaines plus tard, le 7 janvier 1430.
Avec son mari, et accompagnée de la comtesse de Namur, Jeanne de Harcourt, Isabelle parcourt ensuite les principaux territoires de Bourgogne : de Gand (16 janvier) à Courtrai (13 février) à Lille, puis à Bruxelles, Arras, Péronne-en-Mélantois, Malines et, à la mi-mars Noyon, où Isabella, désormais enceinte, choisit de se reposer pendant le printemps, ne partant que lorsque Jeanne d’Arc mène une campagne contre la Compiègne voisine. Elle retourna ensuite à Gand, où elle s’occupa d’un soulèvement potentiel des guildes.
Isabelle n’était d’abord pas préparée au style fastueux de la vie de cour en Bourgogne, l’un des plus extravagants d’Europe. L’infante portugaise, décrite par l’ambassade bourguignonne qui avait négocié son mariage comme apparaissant à leurs yeux comme une nonne lors de leur première rencontre, et désormais vêtue de vêtements amples et de surplis plats pour cacher sa grossesse, paraissait particulièrement terne à sa nouvelle cour. Le comportement de son mari était cependant plus dérangeant pour Isabella. Il l’avait comblée de cadeaux à son arrivée, et encore plus lorsqu’elle était enceinte, mais il lui avait fait comprendre qu’il n’avait pas l’intention de respecter ses vœux de fidélité et de chasteté. Il garda de nombreuses femmes comme amantes, la plupart vivant loin de la cour, et jusqu’à 50 enfants illégitimes.
Isabelle donna naissance à son premier enfant le 30 décembre 1430 au Coudenberg à Bruxelles, un an après son mariage. L’enfant, Antoine, malade à la naissance, est baptisé le 16 janvier 1431, et peu après, les deux parents partent pour s’occuper des affaires ducales. À l’automne de cette même année, Isabella était à nouveau enceinte de leur deuxième fils, Joseph ; plus important encore, elle avait passé une longue période continue avec son mari, et démontré son intelligence et ses capacités, ainsi que son engagement envers l’indépendance de la Bourgogne. Pour cette raison, lorsque Charles VII de France commença à attaquer la Bourgogne en janvier 1432, Philippe – quittant Coudenburg pour défendre Dijon – ordonna qu’elle le représente pendant son absence. Antoine et Joseph meurent tous deux en 1432, mais la duchesse donne ensuite naissance au futur Charles le Téméraire le 10 novembre 1433.
Isabelle était une femme raffinée et intelligente qui aimait être entourée d’artistes et de poètes. Elle était un généreux mécène des arts. En politique, elle avait une grande influence sur son fils, mais encore plus sur son mari, qu’elle représentait dans plusieurs conférences diplomatiques et pour lequel elle gouvernait lorsqu’il était absent. Elle négocie notamment de nombreux mariages des membres de sa cour, dont celui de son fils Charles avec Catherine de France. Elle s’est aussi particulièrement investie pour Marie de Gueldre, qui a pris soin de Catherine. Isabella aida à organiser son mariage avec Jacques II d’Écosse, qui allait faire d’elle une reine.