Op 12 december 1610 huwde ze in Berlijn met hertog Johan Christiaan van Brieg (1591-1639). Het huwelijk duurde vijftien jaar en het echtpaar kreeg vele kinderen. Dorothea Sybilla, die te boek stond als minzaam en gelovig, had een wezenlijke invloed op de bekering van haar echtgenoot tot het gereformeerd protestantisme. In 1619 stichtte ze in Brieg het eerste Bijbelgezelschap voor arme boeren.
Dorothea Sybilla van Brandenburg stierf in maart 1625 op 34-jarige leeftijd.
Huwelijken en nakomelingen
Dorothea Sybilla en haar echtgenoot Johan Christiaan kregen dertien kinderen: