Maria var uppfostrad till en övertygad lutheran och äktenskapet med svenske hertig Karl föreslogs just på grund av hennes fostran enligt den augsburgska bekännelsen. Äktenskapet arrangerades av hennes blivande svägerska Anna Maria Vasa. Vid ett besök i april 1578 vid hennes fars hov i Heidelberg anhöll hertig Karl om hennes hand. Överenskommelsen slöts sedan hon mottagit en försäkran om att hon och hennes hov skulle få utöva sin lutherdom fritt i Sverige. Bröllopet ägde rum i Heidelberg den 11 maj 1579. Paret lämnade Tyskland i juli och efter ankomst i Strängnäs i september 1579 mottog Maria trohetsed från ständerna i sitt livgeding och morgongåva; Gripsholms slott, Tynnelsö slott, Räfsnäs kungsgård, Strängnäs stad med Åkers, Selebo och Daga härader samt Överenhörna och Ytterenhörna socknar.
Hertiginna
Maria följde hertig Karl på hans olika resor när hon inte var förhindrad av sina graviditeter. Hon behöll sitt religiösa intresse. År 1585 bad hon sin far att skicka en luthersk predikant till sig och hon uttryckte också missnöje över kalvinismens utbredning i Pfalz. Det finns inget porträtt av henne bevarat. Hon har beskrivits som den sköna Maria; mild och försonande, men sjuklig. Hon födde sex barn av vilka endast ett, Katarina, uppnådde vuxen ålder. Traditionen beskriver äktenskapet som kärleksfullt och hon sades kunna påverka sin make genom att be om nåd för olika personer. Maria ska enligt Karl ha varit så "påläst i Guds helige ord, att näpplig hennes make man kunde finna" och det bedöms också att hon hade inflytande över hans religiösa ställningstaganden och att Karl genom henne blev starkare övertygad lutheran.[1]