Le , elle épouse ainsi à Valence le roi PierreIV d'Aragon, à la condition que celui-ci renonce à tous ses droits au trône sicilien. Il n'a que six ans de plus qu'elle mais elle est déjà sa troisième épouse: il est en effet veuf de Marie de Navarre et d'Éléonore de Portugal et est le père de deux filles issues de son premier mariage, Constance et Jeanne. Constance, l'aînée, que son père tentera en vain d'imposer comme héritière de la couronne d'Aragon, épousera en 1361 à CataneFrédéricIII le Simple, frère cadet de sa belle-mère, d'où une fille unique, Marie, future reine de Sicile.
Éléonore devient rapidement influente à la cour d'Aragon et fait destituer Bernardo de Cabrera, conseiller du roi Pierre. En 1357, FrédéricIII propose à sa sœur de lui transférer comme apanage personnel les duchés d'Athènes et de Néopatrie contre une aide militaire pour mater la rébellion en Sicile mais PierreIV refuse.
Éléonore et Pierre auront quatre enfants:
JeanIer (1350 † 1396), succède à son père et sera lui-même le père de deux filles, Jeanne et Yolande d'Aragon (postérité: Anjou-Valois, d'où Lorraine et de très nombreux souverains français ou européens), mais c'est son frère Martin qui lui succédera en l'absence d'héritiers mâles;
MartinIer (1356 † 1410), succède à son frère aîné mais meurt sans descendance survivante;
En 1373, le fils aîné d'Éléonore, JeanIer, épouse Marthe d'Armagnac, d'une nature douce et conciliante, à qui la reine manifestera une affection maternelle. À l'occasion d'un séjour à Empordà, la reine fait de Sibylle de Fortià sa dame de compagnie, ce qui aura des conséquences importantes sur le destin de la jeune femme.
Éléonore meurt à Lérida le , laissant un mari et trois enfants encore en vie. Son mari se remariera deux ans et demi plus tard avec Sibylle, plus jeune que lui de plus de 30 ans, créant ainsi une fracture irréparable avec le reste de sa famille.
Alexandra Beauchamp, «La chapelle d'Eléonore de Sicile, reine d'Aragon», Gaude-Ferragu M. et Vincent Cassy C. (dir.), La dame de cœur: Patronage et mécénat religieux des femmes de pouvoir dans l’Europe des XIVe – XVIIesiècles, Rennes, Presses universitaires de Rennes, 2016.
(en) Theresa Earenfight, «Defending Their Jewish Subjects: Elionor of Sicily, Maria de Luna, and the Jews of Morvedre», dans Theresa Earenfight, Queenship and Political Power in Medieval and Early Modern Spain, London, Routledge, (ISBN9781315245492).
Sebastian Roebert: Die Königin im Zentrum der Macht. Reginale Herrschaft in der Krone Aragón am Beispiel Eleonores von Sizilien (1349-1375) (Europa im Mittelalter, vol. 34), Berlin, de Gruyter, 2020.
(ca) Jaume Sobrequés i Callicó et Mercè Morales i Montoya, Contes, reis, comtesses i reines de Catalunya, Barcelone, Editorial Base, coll.«Base Històrica» (no75), , 272p. (ISBN978-84-15267-24-9), p.134-135.
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