Po vyro mirties Barbora apsigyveno su motina Geranainyse (netoli Vilniaus, dabar Baltarusija).
Istorikai mano, kad Žygimanto Augusto ir Barboros Radvilaitės romanas prasidėjo kunigaikščiui 1543 metais apsilankius Geranainyse. Nuo 1544 m. Žygimantas Augustas gyveno Vilniuje, gavęs iš tėvo savarankiškai valdyti Lietuvą. Kol buvo gyva pirmoji Žygimanto Augusto žmona Elžbieta Habsburgaitė santykiai su Barbora buvo riboti. 1545 m. sausio 15 d. mirus Žygimanto Augusto žmonai Elžbietai, Žygimantas Augustas pradėjo dažniau lankytis pas kaimynystėje gyvenusią Barborą, tarp jų užsimezgė artimi santykiai. Tuo tikslu Augustas net buvo padaręs slaptą įėjimą iš pilies į Radvilų rūmus. Pasklidus apie tai kalboms Mikalojus Radvila Rudasis bei pusbrolis Mikalojus Radvila Juodasis pareikalavo Žygimantą Augustą liautis tai darius. Žygimantas Augustas su reikalavimu sutiko, tačiau pažado nesilaikė. Tada, pasak Lietuvos metraščio, Radvilos 1547m. rugsėjo mėnesį sulaukė Žygimanto Augusto vizito pas seserį, pakvietė kunigą ir slaptai sutuokė karalių su Barbora Radvilaite. Santuokos liudytojais buvo tik Barboros brolis ir pusbrolis bei jų giminaitis Stanislovas Kęsgaila. Po dviejų mėnesių Žygimantas Augustas išvyko į Lenkijos Piotrkovo seimą, tikėdamasis vestuvėms gauti savo tėvo ir Lenkijos ponų pritarimą. Atsargumo dėlei jis kėlė klausimą tik dėl vedybų galimumo, o ne pristatė tai kaip įvykusį faktą. Tuo tarpu Barborą Radvilaitę Žygimantas Augustas išsiuntė į Radvilų dvarą Dubingiuose, pavedęs ją Merkinės seniūno Stanislovo Davainio, kuris šiek tiek nusimanė medicinoje, globai. Sunki kelionė į Dubingius, išsiskyrimas su vyru ir neaiški ateitis prastai paveikė Barborą Radvilaitę, kuri atvykusi į Dubingius, prieš laiką pagimdė. Nepaisant pastangų išlaikyti santykius paslaptyje, nedraugiškoje Radviloms aplinkoje plito kuo įvairiausi gandai. Pačią Barborą iš Lenkijos pasiekė žinia apie jos vyro neištikimybę, kurią Žygimanto Augusto nuomone paleido Lietuvos paiždininkio Hornostajaus žmona.
Žinia apie sūnaus santykius su Barbora Radvilaite Boną Sforcą pasiekė dar iki Augusto atvykimo į Lenkiją, tačiau ji tai slėpė. Žygimantas Augustas taip pat delsė tėvams paskelbti apie savo vedybas, tačiau apie tai papasakojo kai kuriems jam palankiems asmenims: Krokuvos vyskupui Janui Tarnovskiui, didžiajam etmonui Stanislovui Laskiui, Seradzės vaivadai. Senasis karalius, kurį taip pat pasiekė gandai apie jo sūnaus ketinimą susituokti su Goštautiene, pareiškė, kad „tai dalykas netinkamas ir negali būti“. Laiške, rašytame 1548m. kovo mėn. iš Krokuvos Trakų kaštelionui Jeronimui Chodkevičiui, karalius pareiškė, kad tokios vedybos galėtų užtraukti negarbę visai valstybei ir reikalavo, kad Lietuvos didikai parodytų jam savo uolumą ir atkalbėtų jaunąjį karalių nuo „nepadoraus“ sumanymo. Žygimantas Augustas Lenkijoje išbuvo 6 mėnesius ir grįžo supratęs, kad tėvai jo santuokai nepritars.
1548 m. Žygimantas Augustas, perimdamas paveldėtą Lenkijos sostą paskelbė apie savo vedybas ir pareikalavo Barborą karūnuoti Lenkijos karaliene. Tam griežtai priešinosi Žygimanto Augusto motina Bona Sforca ir lenkų didikai, kurie bijojo Radvilų įtakos didėjimo.
1549 m. vasario 13 d. Ldk Žygimantas Augustas Barborai Radvilaitei užrašė šias žemes: Kauno pilis, Rumšiškės, Merkinė, Alytus, Nemunaitis, Birštonas,Žiežmariai, Stakliškės, Karmėlava, Vilkija, Skirsnemunė, Veliuona. „Karalius Žygimantas Augustas, būdamas jaunas, negalėjo sulaikyti savo įgimto potraukio moterims ir ėmė meilintis poniai Barborai, kuri tuo metu gyveno pas savo motiną ir brolį Mikalojų Radvilą Rudąjį Vilniuje. Karalius pradėjo ją dažnai lankyti naktimis, padaręs prieigą iš savo rūmų į jos namus. Ir apie tai pasklido kalbos. Barboros broliai [brolis Mikalojus Rudasis ir pusbrolis Mikalojus Juodasis] ėmė prašyti karalių, kad liautųsi daryti negarbę jų namams. Ilgoką laiką karalius nebevaikščiojo, bet paskui nebeištvėrė. O ponai Radvilai akylai stebėjo. Ir sykį, kai karalius buvo pas jų seserį, jie atėjo ir tarė: „Maloningas karaliau, neturėjai pas mūsų seserį vaikščioti, o dabar kodėl atėjai?” Karalius atsakė: „O ką žinote, galbūt mano dabartinis apsilankymas pas jūsų seserį atneš jums didelę šlovę, garbę ir naudą”. Jie sušuko: „Duok Dieve!” ir tuoj atvedė kleboną, iš anksto tam pasiruošusį, ir sutuokė karalių su savo seserimi slaptai. Barbora ir toliau gyveno pas savo motiną ir brolį. [Santuoka įvyko 1547 m.] Sužinojo apie tai Lietuvos ponai ir ėmė verkdami prašyti, kad neimtų į žmonas sau nelygios valdinės. Visiems žmonėms tas karaliaus apsvaigimas buvo nemielas, ir daug apie tai buvo parašyta ir platinama paskvilių, kuriuos kalė ir klijavo prie rūmų ir rotušės sienų, prie vartų, daugelį ir pačiam Žygimantui Augustui atnešdavo. Sužinojo viską ir senasis karalius Žygimantas, ir senoji karalienė Bona Krokuvoje. Jie griežtai prašė, kad sūnus to nedarytų, bet jis nieko nenorėjo girdėti. 1548 m. mirė karalius Žygimantas Senasis. Praėjus trims savaitėms, pasiuntė Žygimantas Augustas ponus į Radvilų dvarą, ir jo įsakymu ponai atvedė Gostautienę į karaliaus rūmus. [Jie stovėjo Vilniuje tarp Arkikatedros ir Gedimino kalno.] Karalius sutiko ją prieangyje prie durų ir su ja pasisveikinęs, pranešė visiems ponams, kad su ja seniai susimokęs, ir palydėjo ją ponai bei dvariškiai, kur anksčiau gyveno karalienės, o pats nuėjo į savo patalpas. Tomis karaliaus vedybomis ponai ir visa riterių šlėkta [bajorai], išskyrus Radvilus, nesidžiaugė ir labai nuliūdo, bet to pakeisti nebegalėjo“. Čia Viduriniojo sąvado nuorašo tekstas nutrūksta. Lieka neaišku, kas teisus. Barboros Radvilaitės ir Žygimanto Augusto meilė buvo tikra. Žygimantas Augustas pasielgė kaip garbingas vyras, o ne kaip karalius. Jo ryšį su Barbora Radvilaite lėmė ne politiniai ar dinastiniai išskaičiavimai, o jausmai. Iš Žygimanto ir Barboros laiškų matyti, kad sutuoktiniai labai gerai vienas kitą suprasdavo. Kažkokių didesnių konfliktų nebuvo kilę arba jie nėra žinomi. Apie poros santykius tarnai pranešdavo Barboros giminėms. Būdavo pabrėžiama, kad Jo Didenybė ją taip gerbia, kaip vargu ar kada gyvenime ji tai yra patyrusi.
Istorikai mano, kad Žygimanto Augusto ir Barboros Radvilaitės romanas prasidėjo kunigaikščiui 1543 metais apsilankius Geranainyse. Nuo 1544 m. Žygimantas Augustas gyveno Vilniuje, gavęs iš tėvo savarankiškai valdyti Lietuvą. Kol buvo gyva pirmoji Žygimanto Augusto žmona Elžbieta Habsburgaitė santykiai su Barbora buvo riboti. 1545 m. sausio 15 d. mirus Žygimanto Augusto žmonai Elžbietai, Žygimantas Augustas pradėjo dažniau lankytis pas kaimynystėje gyvenusią Barborą, tarp jų užsimezgė artimi santykiai. Tuo tikslu Augustas net buvo padaręs slaptą įėjimą iš pilies į Radvilų rūmus. Pasklidus apie tai kalboms Mikalojus Radvila Rudasis bei pusbrolis Mikalojus Radvila Juodasis pareikalavo Žygimantą Augustą liautis tai darius. Žygimantas Augustas su reikalavimu sutiko, tačiau pažado nesilaikė. Tada, pasak Lietuvos metraščio, Radvilos 1547m. rugsėjo mėnesį sulaukė Žygimanto Augusto vizito pas seserį, pakvietė kunigą ir slaptai sutuokė karalių su Barbora Radvilaite. Santuokos liudytojais buvo tik Barboros brolis ir pusbrolis bei jų giminaitis Stanislovas Kęsgaila. Po dviejų mėnesių Žygimantas Augustas išvyko į Lenkijos Piotrkovo seimą, tikėdamasis vestuvėms gauti savo tėvo ir Lenkijos ponų pritarimą. Atsargumo dėlei jis kėlė klausimą tik dėl vedybų galimumo, o ne pristatė tai kaip įvykusį faktą. Tuo tarpu Barborą Radvilaitę Žygimantas Augustas išsiuntė į Radvilų dvarą Dubingiuose, pavedęs ją Merkinės seniūno Stanislovo Davainio, kuris šiek tiek nusimanė medicinoje, globai. Sunki kelionė į Dubingius, išsiskyrimas su vyru ir neaiški ateitis prastai paveikė Barborą Radvilaitę, kuri atvykusi į Dubingius, prieš laiką pagimdė. Nepaisant pastangų išlaikyti santykius paslaptyje, nedraugiškoje Radviloms aplinkoje plito kuo įvairiausi gandai. Pačią Barborą iš Lenkijos pasiekė žinia apie jos vyro neištikimybę, kurią Žygimanto Augusto nuomone paleido Lietuvos paiždininkio Hornostajaus žmona.
Žinia apie sūnaus santykius su Barbora Radvilaite Boną Sforcą pasiekė dar iki Augusto atvykimo į Lenkiją, tačiau ji tai slėpė. Žygimantas Augustas taip pat delsė tėvams paskelbti apie savo vedybas, tačiau apie tai papasakojo kai kuriems jam palankiems asmenims: Krokuvos vyskupui Janui Tarnovskiui, didžiajam etmonui Stanislovui Laskiui, Seradzės vaivadai. Senasis karalius, kurį taip pat pasiekė gandai apie jo sūnaus ketinimą susituokti su Goštautiene, pareiškė, kad „tai dalykas netinkamas ir negali būti“. Laiške, rašytame 1548m. kovo mėn. iš Krokuvos Trakų kaštelionui Jeronimui Chodkevičiui, karalius pareiškė, kad tokios vedybos galėtų užtraukti negarbę visai valstybei ir reikalavo, kad Lietuvos didikai parodytų jam savo uolumą ir atkalbėtų jaunąjį karalių nuo „nepadoraus“ sumanymo. Žygimantas Augustas Lenkijoje išbuvo 6 mėnesius ir grįžo supratęs, kad tėvai jo santuokai nepritars.
1548 m. Žygimantas Augustas, perimdamas paveldėtą Lenkijos sostą paskelbė apie savo vedybas ir pareikalavo Barborą karūnuoti Lenkijos karaliene. Tam griežtai priešinosi Žygimanto Augusto motina Bona Sforca ir lenkų didikai, kurie bijojo Radvilų įtakos didėjimo.
1549 m. vasario 13 d. Ldk Žygimantas Augustas Barborai Radvilaitei užrašė šias žemes: Kauno pilis, Rumšiškės, Merkinė, Alytus, Nemunaitis, Birštonas,Žiežmariai, Stakliškės, Karmėlava, Vilkija, Skirsnemunė, Veliuona. „Karalius Žygimantas Augustas, būdamas jaunas, negalėjo sulaikyti savo įgimto potraukio moterims ir ėmė meilintis poniai Barborai, kuri tuo metu gyveno pas savo motiną ir brolį Mikalojų Radvilą Rudąjį Vilniuje. Karalius pradėjo ją dažnai lankyti naktimis, padaręs prieigą iš savo rūmų į jos namus. Ir apie tai pasklido kalbos. Barboros broliai [brolis Mikalojus Rudasis ir pusbrolis Mikalojus Juodasis] ėmė prašyti karalių, kad liautųsi daryti negarbę jų namams. Ilgoką laiką karalius nebevaikščiojo, bet paskui nebeištvėrė. O ponai Radvilai akylai stebėjo. Ir sykį, kai karalius buvo pas jų seserį, jie atėjo ir tarė: „Maloningas karaliau, neturėjai pas mūsų seserį vaikščioti, o dabar kodėl atėjai?” Karalius atsakė: „O ką žinote, galbūt mano dabartinis apsilankymas pas jūsų seserį atneš jums didelę šlovę, garbę ir naudą”. Jie sušuko: „Duok Dieve!” ir tuoj atvedė kleboną, iš anksto tam pasiruošusį, ir sutuokė karalių su savo seserimi slaptai. Barbora ir toliau gyveno pas savo motiną ir brolį. [Santuoka įvyko 1547 m.] Sužinojo apie tai Lietuvos ponai ir ėmė verkdami prašyti, kad neimtų į žmonas sau nelygios valdinės. Visiems žmonėms tas karaliaus apsvaigimas buvo nemielas, ir daug apie tai buvo parašyta ir platinama paskvilių, kuriuos kalė ir klijavo prie rūmų ir rotušės sienų, prie vartų, daugelį ir pačiam Žygimantui Augustui atnešdavo. Sužinojo viską ir senasis karalius Žygimantas, ir senoji karalienė Bona Krokuvoje. Jie griežtai prašė, kad sūnus to nedarytų, bet jis nieko nenorėjo girdėti. 1548 m. mirė karalius Žygimantas Senasis. Praėjus trims savaitėms, pasiuntė Žygimantas Augustas ponus į Radvilų dvarą, ir jo įsakymu ponai atvedė Gostautienę į karaliaus rūmus. [Jie stovėjo Vilniuje tarp Arkikatedros ir Gedimino kalno.] Karalius sutiko ją prieangyje prie durų ir su ja pasisveikinęs, pranešė visiems ponams, kad su ja seniai susimokęs, ir palydėjo ją ponai bei dvariškiai, kur anksčiau gyveno karalienės, o pats nuėjo į savo patalpas. Tomis karaliaus vedybomis ponai ir visa riterių šlėkta [bajorai], išskyrus Radvilus, nesidžiaugė ir labai nuliūdo, bet to pakeisti nebegalėjo“. Čia Viduriniojo sąvado nuorašo tekstas nutrūksta. Lieka neaišku, kas teisus. Barboros Radvilaitės ir Žygimanto Augusto meilė buvo tikra. Žygimantas Augustas pasielgė kaip garbingas vyras, o ne kaip karalius. Jo ryšį su Barbora Radvilaite lėmė ne politiniai ar dinastiniai išskaičiavimai, o jausmai. Iš Žygimanto ir Barboros laiškų matyti, kad sutuoktiniai labai gerai vienas kitą suprasdavo. Kažkokių didesnių konfliktų nebuvo kilę arba jie nėra žinomi. Apie poros santykius tarnai pranešdavo Barboros giminėms. Būdavo pabrėžiama, kad Jo Didenybė ją taip gerbia, kaip vargu ar kada gyvenime ji tai yra patyrusi.