I 1633 blev hun blev forlovet med Prins Christian af Danmark, der var søn af Christian 4. og udvalgt til at blive sin fars efterfølger. Brylluppet blev afholdt året efter, den 5. oktober1634, i København ved en overdådig festligholdelse, som er kendt som Det store bilager (”bilager” af Plattysk for ”bryllup”, egentlig en reference til når brudefolkene lægger (lager) sig ved siden (bi) af hinanden). Brylluppet var den største og dyreste festligholdelse i 1600-tallets Danmark og eksemplarisk for barokkens pomp og pragt.
Parret boede på Nykøbing Slot på Falster. Magdalene Sibylle levede et tilbagetrukket liv som prinsesse. Hun donerede til kirken, og hun skrev en bønnebog. Hendes mand døde i 1647 under en rejse til Sachsen, hvor hun også var med. Ægteskabet endte barnløst, og hendes svoger Frederik 3. blev derfor konge i stedet, da Christian 4. døde året efter.
Som enke fik hun tildelt Lolland-Falster som sit livgeding, mens hun trak sig tilbage til sin medgifts landejendomme i Syddanmark.
