Zes maanden na het huwelijk, op 2 juli 1674, stierf haar schoonvader Everhard III en kwam haar echtgenoot op de Württembergse troon. Willem Lodewijk was nog maar dertig jaar toen hij op 23 juni 1677 onverwachts overleed, waarna de 25-jarige Magdalena Sibylla regentes werd voor haar tien maanden oude zoon Everhard Lodewijk. Ze bleef over Württemberg regeren tot in 1693, toen haar zoon volwassen werd verklaard en zelfstandig kon beginnen regeren.
Door haar diepe vroomheid en voorzichtigheid bij alle beslissingen die ze nam was Magdalena Sibylla zeer geliefd bij haar onderdanen. Haar diepgelovigheid kwam ook tot uiting in kerkliederen die ze zelf componeerde, waarvan er een aantal een vaste plaats hebben gekregen in protestantse gezangboeken. Van 1690 tot 1692 had ze componist Johann Pachelbel in dienst. Nadat haar zoon zelfstandig begon te regeren trok Magdalena Sibylla zich terug in het kasteel van Kirchheim, waar ze in augustus 1712 stierf.