Relacje z dworem Małżeństwo z Władysławem nie należało do udanych. Mimo ślubu z Cecylią, król nie usunął z dworu swej faworyty Jadwigi Łuszkowskiej. Ostatecznie Cecylia wymusiła na mężu pozbycie się Łuszkowskiej poprzez wydanie jej za mąż za starostę mereckiego Jana Wypyskiego. W 1638 królowa wraz z mężem przebywała w Baden koło Wiednia, gdzie utrzymywała kontakty z rodziną w Austrii. Utrzymywała również dobre stosunki z braćmi Władysława, Janem Kazimierzem i Karolem Ferdynandem. Pozostawała również w głębokiej przyjaźni z siostrą króla, Anną Katarzyną KonstancjąS. Ochmann-Staniszewska, Dynastia Wazów w Polsce, Warszawa 2006, s. 140..
Potomstwo i śmierć Podczas trwającego siedem lat małżeństwa Cecylia Renata była w ciąży trzy razy. 1 kwietnia 1640 urodziła Zygmunta Kazimierza, który zmarł w wieku siedmiu lat. 8 stycznia 1642 przyszła na świat córka Maria Anna Izabela, żyjąca zaledwie miesiąc. 23 marca 1644 Cecylia Renata wydała na świat martwą córkęS. Ochmann-Staniszewska, Dynastia Wazów w Polsce, Warszawa 2006, s. 141., zaś następnego dnia zmarła wskutek zakażenia organizmu. Została pochowana w katedrze na Wawelu w Krakowie. Bez serca, które spoczęło w kościele w Warszawie. Król boleśnie przeżył śmierć małżonki i nie krył żalu po jej odejściu.